Полезные ископаемые и их свойства известняка

Осадочная горная порода известняк – издревле используемый человеком природный материал, широко применяемый в строительном деле. Но применение известняка не ограничивается только строительством, материал также служит сырьем при создании скульптур или флюсом в металлургии (для создания сварочных швов), может быть использован как вспомогательное средство в химической и пищевой промышленности.

Известковые породы встречаются самых разных оттенков, наиболее распространенные цвета:

• серый;




• серо-белый;




• светло-серый;




• светло-желтый;




• бело-розовый.

Из всех видов природного камня известняк отличается невысокой стоимостью, поэтому с коммерческой точки зрения он выгоден, и изделия из него пользуются хорошим спросом.

Виды известковых пород

Известняк в природе чаще всего встречается в виде ракушечника, образуется из органических остатков в мелких водоемах, также может залегать в виде пластов. При этом известковые породы бывают:

• пористыми;




• плотными;




• мраморовидными.

Плотные материалы чаще всего берутся для производства облицовочных плит, некоторые виды этого камня отличаются превосходной морозостойкостью. Не зря же Египетские пирамиды, где использовался известняк в качестве облицовки, дожили до наших дней, многие старинные сооружения прекрасно сохранились.

Пористые породы характеризуются разнообразием, их делят на виды:

• пизолитовые;




• известковый туф;




• оолитовые;




• ракушечник.

Ракушечный известняк в основном состоит из раковин и обломков, очень мелкий ракушечник представляет собой мел. Оолитовая порода – это материал, состоящий из мелких шариков, в каждом из которых находится мелкий предмет (песчинка, часть ракушки и т.п). Пизолитовый известняк аналогичен оолитовому, только структура у него более крупная. Известковый туф является мягким камнем с большим содержанием карбоната кальция, характеризуется самой высокой пористостью среди всех подобных материалов.

Составы известковых пород

Природная известковая порода представляет собой карбонат кальция CaCO³(56 процентов) в сочетании с углекислым газом (44 процента), соединение в виде твердых кристаллов белого (светлого) цвета. Это вещество может растворяться в растворах кислот, после чего получается малоустойчивая угольная кислота, легко разлагающаяся на CO2и H2O. Также в составе известняка в небольшом количестве присутствует MnCO3, FeCO3 и CaMg(CO3)2, а в доломитизированной породе содержится MgO (4-17 %).

Известняк, содержащий до 50 % частиц глины, называется мергелем, если количество магния в составе вещества увеличено, оно имеет название долмит. В природном меле содержится 99 процентов СаСО3, под воздействием давления и температур (в результате метафоризма) известняк может переформироваться в мрамор.

Свойства

Как и любой природный камень, известняк обладает определенными качествами, имеет свои преимущества и недостатки. Из основных свойств известняка и его характерных особенностей следует отметить:

• нерастворимость в воде;




• высокую температуру плавления (+1242 ºC);




• пластичность;




• долговечность;




• хорошие теплоизоляционные характеристики.

Известковые породы легко поддаются обработке: этот камень можно раскалывать, пилить, шлифовать, работать с ним с помощью ручного инструмента и на различных станках. Объемная масса породы зависит от ее типа, например, у ракушечника она равна примерно 800 кг/м3, у кристаллических типов – 2800 кг/м3. Плотность известняка находится в пределах 2700-2900 кг/м3, зависит от содержания примесей.

Прочность этого камня на сжатие разная, она может быть от 0,4 до 400 Мпа (самые слабые показатели – у ракушечников). Влажный материал нередко теряет свою прочность, а истиранию, износу и раздробленности легче подвергается известковый камень меньшей объемной массы. Кристаллические известняки обладают неплохой морозостойкостью, способны выдерживать до 300-400 циклов.

Добыча известняка

Горная известковая порода в природе встречается повсеместно, ее можно найти во многих речных или морских водоемах. Где добывают известняк в России:

• на Урале;




• в Поволжье;




• в Архангельской, Тульской, Ленинградской областях;




• на Северном Кавказе;




• в Краснодарском крае.

За рубежом известняк добывают в Испании, Турции, Италии, Греции, Израиле, особой популярностью пользуются испанские сорта камня, которые отличаются эстетичностью и долговечностью. Немало месторождений открыто в Средней Азии, на территории Африки, также запасы известняка имеются и в Северной Америке (горная система Аппалачи).

Добыча породы производится различными способами:

• взрывным методом;




• с помощью специализированных экскаваторов;




• с применением фрезерных комбайнов.

Самый простой и менее затратный способ – с использованием пиротехники, в результате взрыва удается получить камни самых разных размеров (от крупных валунов до мелкой крошки). Добытая порода вывозится на камнеобрабатывающее предприятие, где она сортируется и проходит обработку.

При экскаваторном методе машина вместо ковша оснащается специальным оборудованием, позволяющим разрыхлять породу. Затем насадка снова меняется на ковш, чтобы собрать измельченный камень и отправить его на переработку.

Применение фрезерных комбайнов является наиболее выгодным способом в карьерных работах, так как при этом нет выброса продуктов горения от взрыва, мелкой пыли, не нарушается устойчивость откосов карьера. При этом методе можно добиться нужной ширины породных блоков, не требуется дополнительная обработка известняка.

Применение известняка в современном строительстве

В наше время известняк широко используется для оформления экстерьера и интерьера строений, с помощью такого материала выполняется внешняя облицовка зданий, выкладка дорожек. Мраморовидные сорта природногокамня используются для изготовления кухонных столешниц, напольных покрытий, подоконников, барных стоек, колонн.

Известняк – это минеральная порода, содержащая кальцит. Имеет много разновидностей. В ходе образования формируется в камень различной плотности и цвета, в основном пастельных оттенков. Он применяется в промышленности, а также в народной медицине, магии.

Что такое известняк

Известняк – полезное ископаемое. Бывает светлого или темного окраса. Строение с тонкими либо крупными зернами.

В натуральном камне, кроме кальция, также выявляют:

• морские лилии, ежей;
• кораллы;
• ракушек;
• моллюсков;
• брахиоподов;
• фораминифер;
• криноидей;
• окаменелые скелеты рыб.

Основа химического состава – 50―95 % карбоната кальция. От концентрации кальцита зависит плотность минерала и чистота белого цвета. Еще камень содержит 5―50 % кварца, полевых шпатов, опала, доломита, халцедона или каолина (глины). Они окрашивают минерал в серый, розовый, красный, кремовый, черный или голубой цвет.

Разновидности и цвета

По применению выделяют известняк кормовой, флюсовый, строительный. Первый мелкий, очищен от примесей, используется для минеральных добавок, фильтров, удобрений. Второй подходит для металлургической промышленности. Из третьего строят дома, делают плитки, щебень, порошок, камни, блоки или тротуар.

Строительным и декоративным ракушечником выкладывают стены, делают заборы, утепляют здания, полы.

По структуре различают известняковый камень:

• трещиноватый – в породе есть расколы, от их количества зависит размер кусков после взрыва;
• меловой – хрупкий, пористый;
• слоистый – на изломе различаются неоднородные полосы разного цвета, оттенка;
• мелкозернистый – крупинки видно без увеличительного стекла;
• тонкозернистый – частицы видно под лупой;
• оолитовый – в мелкозернистой текстуре видны крупные кальциты;
• пористый, туф – тонкозернистый, видны крупные или мелкие отверстия;
• мраморизованный – кристаллический, плотный, неоднородный окрас, содержит окаменелости.

По химическому составу выделяют доломитизированный, глинистый (мергелистый), марганцовистый, железистый и битуминозный (черный) известняк. Название зависит от дополнительных веществ.

По происхождению минерал бывает хемогенным, вторичным, органогенным. В первом случае камень образовался из осадка карбоната кальция после химической реакции. Во втором – сформировался из обломков других известняков. Третий возник от скопления органических элементов.

К органогенной породе относят образования:

• нуммулитовые (Nummulites – вид одноклеточных организмов);
• коралловые, рифовые;
• шламовые (детритовые);
• меловые, мшанковые – (образованы из водорослей);
• фузулиновые – (Fusulina – простейшее морское животное);
• ракушечники (смесь кальция, глины, раковин моллюсков).

По цвету различают известняк белый, золотистый, бежевый, лимонно-желтый, серый, кремовый. Бывает камень зеленый, красный, розовый, голубой, бурый.

К редким относят черный минерал. Темный окрас получается из-за содержания нефтепродуктов или органики.

История и происхождение породы

Известняк использовался в древности. Из него строили храмы богов греки. В Египте обтесанными монолитами выложили пирамиду Хеопса. В России и Мальте из него возводили здания, соборы. Археологи из камня нашли много фигурок, лепнины, предметов интерьера.

Для образования известняка необходима осадочная порода. Она появляется двумя путями. В первом случае это осаждение веществ из горячих растворов, например возле термальных источников. Окаменение происходит в процессе охлаждения.

Во втором варианте на дно оседают остатки рыбьих скелетов, ракушки моллюсков, другие органические элементы. Толща воды способствует их уплотнению с последующим отвердением.

Такую осадочную породу также называют горной. Объяснение простое: оседание происходит длительно на большой площади. В результате получаются массивные пласты с разными окаменелыми минералами. Отложения меняют рельеф дна, образуя возвышенности. После высыхания древних морей на земле остались горы с осадочными породами, где впервые нашли известняк.

Первый образуется в процессе метаморфоза, вызвавшего перекристаллизацию известняка. Во втором отложении есть натрий.

Как добывают и обрабатывают известняк

Условное обозначение известняковых залежей на физической карте выглядит в форме белого квадрата с двумя черными диагональными линиями. В инженерно-геологических документах скопление минерала отмечают прямоугольником с поперечными и продольными полосами. Знак напоминает рисунок кирпичной кладки.

Месторождения есть в Европе, России, Америке. Известняка нет только в Австралии. Мергель везут из Китая. Много ценных залежей есть в Крыму, на Донбассе, Кавказе. В Московской области добывают минерал, подходящий для цемента. В Челябинской области расположены Варненский и Устиновские карьеры. Последние привлекают туристов и ценны археологическими находками.

Путиловский известняк пестрый, лежит в Ленинградской области. Его брали для строительства Петербурга. В Волосовском р-не есть бежевый кикеринский минерал, а в Гатчинском – желтый елизаветинский доломит. Чобаретское и Ульяновское месторождения знамениты мраморным камнем.

Есть залежи красивых известняков:

• веневский – мраморный, в Туле;
• дагестанский – белый, желтый у села Акушинский и Мугги, города Лабинск;
• казахстанский – ракушняк в Восточно-Казахстанской области;
• владимирский – в Судогодском, Ковровском районах;
• крымский – мшанковые белоснежные в Инкерманском карьере, Белогорские разработки;
• мячковский – кремовый, в Подмосковье.

Способы добычи известняка разнятся в зависимости от его объема в карьерах. Вначале с поверхности бульдозерами счищают неликвидную породу. В больших месторождениях закладывают взрывчатку. В местах малых залежей бурами и фрезами вырезают прямоугольники.

Куски добытого известняка дробят фрезерным комбайном или гидравлическим разрыхлителем, грузят в самосвалы и отвозят на завод. Против коррозии почвы образовавшиеся ямы засыпают землей, засевают травами, сажают кустарниковые растения. Для получения извести мелкую фракцию камня обжигают в печах.

Известняковая пыль оседает в легких, вызывая развитие профессиональной астмы. Все рабочие должны носить респираторные маски для профилактики болезни.

Свойства и применение известняка

Применяют минерал везде с учетом его свойств. На прочность известняка влияет внешняя среда. Строительные материалы будут долго служить в сухом климате без резких температурных перепадов. При затяжных дождях поверхность изделия набирает влагу, может размываться. В случае внезапных заморозков влажные плиты начинают трескаться.

Поэтому для применения в промышленности известняковый камень подлежит стандартизации. В маркировке указывают заглавные буквы названия и размера камня, процентное соотношение окисей микроэлементов.

Стандарты минерала:

Поскольку известняк тяжелее, а не легче воды, на его основе готовят белила, красящие эмульсии и другие растворы. Отсев (порошок) добавляют в цемент, шпаклевки, пластик. Включают в смеси для изготовления обувных кремов, зубных паст, битума, бумаги, резины, железобетона, тротуарной плитки. Зимой посыпают дорогу при гололедице.

Отсевом наполняют комбикорма или удобрения (минеральная добавка), ощелачивают закисленную землю. Его включают в фильтры для питьевой воды.

В дополнение смотрите видео:

Физико-химические свойства

Минерал образуется путем соединения угольной кислоты с кальцием. У известняка без примесей формула химическая записывается как CaCO3. Известняк расщепляется под действием кислот H2SO4, CH3COOH, HCl. Кальций остается в растворе, углекислый газ СО2 улетучивается.

Физические характеристики известняка:

• разложение – не растворяется в воде;
• истираемость – при трении без усилий площадь уменьшается;
• плотность – 2.5 г/см3;
• по шкале Мооса твердость из 10 баллов – 3;
• пористость – 35 %;
• водопоглощение – 0.1―2 %;
• прочность в сухом состоянии – средняя;
• прочность при водопоглощении – минимальная;
• морозостойкость – до – 40 ºC;
• горение – нет.

Дополнительные минералы добавляют прочности известняку, снижают пористость до 2―30 % и водопоглощение – до 0.1―1 %. Кристаллизованная текстура выдерживает сдавливание в 300 мегапаскаль, ракушечник – в 0.4 МПа.

Минеральный состав по видам известняка:

• доломитизированный – Ca + MgO2 (оксид магния);
• органогенный, обломочный или хемогенный – Ca + SiO2 (оксид кремния);
• железистый – Ca + FeO2 (оксид железа, окрашивает структуру желтым);
• марганцовистый – Ca + MnO2 (оксид марганца, дает розовый цвет);
• глинистый – Ca + Al4[Si4O10](OH)8 (каолин).

Строение известняковых камней пористое, слоистое либо зернистое. В последнем случае в текстуре видно тонкие, мелкие, крупные или неодинаковые размеры округлых частиц.

Лечебные свойства

В помещениях известняком обеззараживают воздух, наносят раствор на стены от грибка. Полезна вода, очищенная фильтрами с кальцитом. Она удаляет из организма аллергены, токсические продукты деятельности вирусов, бактерий.

Когда и какой известняк помогает:

• гипертония – голубой;
• нарушения сна, депрессия, болезни неврологии – розовый, красный;
• нарушенное пищеварение – желтый;
• болезни крови, органов кроветворения, сердца, сосудов – красный.

Минерал обладает противомикробным, сорбирующим свойством. Помогает при болезнях кожи, угрях. Смесь порошка с водой добавляют в ванны, наносят на лицо, делают примочки, обертывания.

Магические свойства

Эзотерики советуют использовать известняк юристам, врачам, инженерам, бухгалтерам. Камень надо носить с собой или поставить в кабинете статуэтку из него. Амулет оградит от ошибочных решений. Творческим же натурам он помогает взбодриться, найти вдохновение, избавиться от лени, апатии.

Желтоватый минерал используют во время медитаций. К женщине светлый кальцит притянет внимание понравившегося мужчины, усилит привязанность окружающих. Независимо от пола, у человека возрастает интуиция, улучшается способность просчитывать результат действий, прогнозировать ситуацию.

Известняк распространен на большинстве материков. Доступность и легкость обработки позволили людям применять камень с древних времен. Отвердевшим минералом пишут, декорируют ландшафт, строят дома, добавляют в руду при выплавке металла. Он не служит только топливом, хотя в битумном виде есть даже нефтепродукты.

А что вы знаете об известняке? Комментируйте статью, пишите интересные факты, делитесь информацией с друзьями в соцсетях. Всего доброго.