Известняк

Известня́к (Известковый камень) — минеральное образование, состоящее в основном из карбоната кальция CaCO₃.

Известняк состоит из мелких кристаллов кальцита, которые образуют слоистую структуру. Его цвет может варьировать от белого до серого или жёлтого. Известняк образуется в результате диагенеза морских организмов, таких как раковины моллюсков. Эти организмы накапливают кальций из воды, а затем их останки превращаются в известняк. Известняк можно найти в карстовых пещерах, горных массивах, морских отложениях и речных долинах. Он имеет множество применений, включая строительство, производство цемента, производство извести и использование в сельском хозяйстве. Известняк может влиять на почву и воду, изменяя их кислотность. Это может повлиять на растительный и животный мир в регионе. Известняк был использован в древних постройках, таких как пирамиды Гизы и римские амфитеатры.

Геологическое строение и происхождение

Известняк формируется в результате сложных процессов, связанных с его образованием, структурой и текстурой. Один из ключевых способов образования известняка — биологический процесс. Морские организмы, такие как кораллы, моллюски и водоросли, выделяют кальций для своего скелета. По мере накопления остатков этих организмов на дне моря или озера, образуется известняк. Второй способ — химический процесс. Вода, насыщенная углекислым газом, реагирует с минералами, такими как кальцит, образуя известняк.

Цвет известняков преимущественно светло-серый, бежевый, желтоватый. Присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, бурую, красноватую и зеленоватую окраску. Реже материал имеет хемогенное происхождение. Оседание породы длится миллионы лет. Известняк имеет разнообразную текстуру, включая микроскопические кристаллы, мелкие зёрна и пористую структуру.

Текстура известняка может варьировать, и вот некоторые характеристики разновидностей известняка:

Карельский мрамор

1. Мрамор — метаморфический известняк, который образуется при высоких температурах и давлениях. Он обладает красивой текстурой и используется в скульптуре, архитектуре и внутренней отделке зданий. Его кристаллическая структура создаёт уникальные узоры, которые меняются в зависимости от происхождения камня. Мрамор обогащён разнообразием минералов и химических элементов. В кальцитовых породах обычно присутствуют оксид железа и фосфорная кислота, тогда как силикатные мраморы содержат диоксид кремния и оксид алюминия. Происхождение мрамора может влиять на наличие таких элементов, как пирит, марганец и лимонит, а также битум, графит и сульфаты железа. Эти химические составляющие влияют на цвет мрамора, что позволяет ему приобретать самые необычные оттенки.
2. Доломит — также разновидность известняка, но с добавлением магния. Он часто используется в строительстве, в сельском хозяйстве и как сырьё для производства цемента. Доломит — минерал, состоящий из элементов кальция, магния, углерода и кислорода. Этот минерал формирует осадочную породу того же названия, окраска которой может быть белой, серой или коричневой. В доломите также могут присутствовать такие элементы, как марганец, свинец, железо и барий в качестве примесей. Он имеет схожие физические и химические характеристики с известняком, хотя и отличается от него по содержанию магния, что приводит к образованию различных переходных форм между этими двумя минералами.
3. Ракушечник — известняк, состоящий преимущественно из ископаемых раковин морских животных и их обломков. Этот вид известняка имеет характерную текстуру, связанную с остатками организмов. Издавна ракушечник служил материалом для различных строений. С развитием технологий в строительстве, использование ракушечника расширилось: он стал применяться не только в естественном состоянии, но и после обработки. И сегодня, как и много лет назад, блоки из давно сформировавшейся ракушки продолжают широко использоваться в строительстве.
4. Оолитовый известняк состоит из микроскопических шариков-оолитов размером 0,25 — 2 милиметров, и его цементирующим веществом также является кальцит. Иногда оолиты растворяются, оставляя после себя округлые пустоты в цементирующем веществе. Оолитовые известняки обычно обладают пористостью, аналогичной песчаникам. Однако, поры в известняках часто формируются за счёт растворения, трещин и разломов, что является отличительной чертой.

Минералогический состав

Кальцит

Минералогический состав известняка:

• Кальцит
  $${\ce {CaCO3}}$$
  — основной компонент известняка. Он обладает характерной ромбической кристаллической структурой и часто встречается в виде мелких кристаллов или зёрен. Существует примерно 700 известных форм кальцита, минерала, который был назван по латинскому слову «calx», означающему известь. Кальцит представляет собой стабильную форму карбоната кальция, которая не изменяется при различных температурах и давлениях. Иногда его также называют известковым шпатом. Хотя кальцит и арагонит имеют одинаковую химическую формулу, их кристаллические структуры различны. Кальцит обычно образует многогранные призмы с неровными гранями и скошенным центром, а также может принимать плоские слоистые, ветвистые и игольчатые формы.
• Арагонит — другой важный минерал в известняке. Его кристаллическая структура отличается от кальцита и может быть игольчатой или пластинчатой. Арагонит относится к более твёрдым формам кальцита. Этот минерал, являющийся одним из видов неорганического соединения карбоната кальция, встречается в природе вместе с кальцитом. Арагонит формируется при относительно низких температурах и часто встречается в сталактитовых пещерах недалеко от земной поверхности. Хотя арагонит и кальцит имеют одинаковый химический состав, их структуры различаются. Арагонит, который можно узнать по его характерным шестигранным кристаллам, обладает большей твёрдостью.

Макрофоссилии — крупные останки, такие как раковины больших моллюсков или кораллов. Известняк часто содержит останки морских организмов, таких как раковины моллюсков, кораллы и диатомовые водоросли. Эти останки называются микрофоссилиями.

Физические и химические свойства известняка

Физические свойства

Известняк обладает рядом физических свойств, которые делают его ценным материалом в архитектуре и дизайне. Этот камень пластичен, что позволяет формировать его в различные формы, и он известен своей долговечностью и разнообразием цветов. Структура известняка однородна, он прочен и обеспечивает хорошую теплоизоляцию. Известняки выделяются своими визуальными и эстетическими качествами, а также низкой растворимостью.

Химические свойства

Известняк легко обрабатывается различными инструментами, но он может растворяться в воде, что зависит от типа и происхождения породы. Известняк реагирует с кислотами, особенно с угольной кислотой, образуя растворимые соли. Это проявляется в карстовых явлениях, таких как пещеры и воронки. Вода может растворять известняк, что приводит к образованию карстовых форм. Температурные изменения также влияют на его структуру. Также давление влияет на характер его температурной зависимости. Однако, давление значительно ослабляет температурную зависимость теплопроводности известняка.

Месторождения и добыча

Известняк является одной из наиболее распространённых пород на Земле. В Соединённых Штатах крупные запасы известняка находятся в штатах Индиана, Миссури и Иллинойс, где он чаще всего встречается в неглубоких водоёмах и известен как салемский известняк. В Европе, крупные месторождения находятся в Аликанте, Испания и Зольхофене, известные своими уникальными структурными и эксплуатационными характеристиками. В странах СНГ значительные запасы известняка обнаружены в Азербайджане, Крыму, на Урале и Кавказе, в Карелии, Сибири и других регионах. Большинство известняка добывается на открытом воздухе, но иногда, из-за особенностей происхождения и расположения, предпочтительнее использовать подземные методы.

Добыча известняка в г. Белорецк, Башкортостан

Открытая добыча известняка

В процессе работы в карьерах основные этапы включают бурение, взрывные работы и перемещение руды на обогатительную фабрику. Выбор оборудования для таких работ зависит от множества факторов, включая производительность, размер и форму месторождения, дистанцию транспортировки, продолжительность эксплуатации, близость к городским центрам и другие социально-экономические аспекты. Также важны стоимость продукции, конкуренция и экологические и безопасные требования, связанные с месторождением.

Подземная добыча известняка

При подземной добыче основные операции включают бурение, взрывные работы, погрузку и транспортировку, а также укрепление кровли. Буровое оборудование для таких работ обычно отличается от оборудования для открытых работ, позволяя делать меньшие взрывные скважины и добывать меньшие объёмы породы за один раз. После добычи известняк проходит обработку. Известняк размельчается на более мелкие части. Для производства цемента известняк обжигается при высокой температуре, что приводит к образованию клинкера. Обработанный известняк измельчается до нужного размера для конкретных применений.

Применение известняка

Известняк широко используется в строительстве и архитектуре. Его прочность и устойчивость к воздействию влаги делают его отличным материалом для строительства зданий, мостов, памятников и других сооружений. Он также используется для создания декоративных элементов, таких как колонны, фасады и скульптуры.

Известняк, благодаря своему разнообразию, находит широкое применение не только в строительстве и отделке, но и в химической, металлургической промышленности, а также в производстве термостойкого стекла и даже в пищевой отрасли для очистки воды. В строительстве известняк используется для внутренних и внешних работ, включая покрытие полов, облицовку каминов, лестниц, отделку стен и подоконников. Также он входит в состав строительных смесей, цемента и извести.

При строительстве дорог известняк служит надёжным материалом для создания насыпей и уплотнения грунта, благодаря своей высокой насыпной плотности. В металлургии он используется для улучшения процесса выплавки металлов и создания сплавов. Известняк также применяется в производстве минеральных удобрений, полиграфической продукции и мыла, а также в создании резины и красочных изделий. В зависимости от происхождения и физических свойств, известняк бывает разных видов. Известняк используется в создании декоративных элементов и малых архитектурных форм. Его эстетичность, экологичность и прочность делают его популярным материалом в различных областях.

Влияние на окружающую среду

Известняк является ключевым фактором в формировании карстовых ландшафтов. Процесс начинается с воздействия воды на известняк, которая растворяет его и создаёт пустоты в породах. Затем эти пустоты могут расширяться, образуя пещеры и другие карстовые формы. Карстовые ландшафты имеют огромное значение для биологического разнообразия. В пещерах обитают уникальные виды животных и растений, а подземные реки и источники обеспечивают водой многие экосистемы. Известняк также выполняет роль фильтра для минеральных вод. Его пористая структура позволяет воде проникать в глубокие слои земли, где она обогащается минералами. Затем эта вода может выходить на поверхность в виде источников или подземных рек. Многие известные минеральные источники связаны с известняковыми образованиями.

Однако добыча известняка может иметь негативные последствия для окружающей среды. Эксплуатация месторождений известняка способна вызвать трансформацию геологического строения как самих месторождений, так и прилегающих районов. В результате могут возникнуть землетрясения, оползни и другие геологические явления, представляющие угрозу безопасности людей и животных в этих зонах. Подземные воды могут изменить свой состав, что повлияет на животный и растительный мир.

См.также

• Известь

Cсылки

Как известняк влияет на окружающую среду?

Известняк — виды, свойства, добыча, применение.

Камень Известняк

Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Известняк», находящаяся по адресам: «https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Известняк» «https://znanierussia.ru/articles/Известняк». Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»