Какие полезные ископаемые относятся к группе известняков
Известняк – популярный в строительстве камень, подходящий для возведения стен, отделки фасадов, создания декоративных элементов и малых архитектурных форм.
История известняка в архитектуре, строительстве и зодчестве исчисляется тысячелетиями. Известно, что на территории современной Турции люди строили дома из известняка еще 14 000 лет назад. Пирамида Хеопса в Египте, Стена Плача в Иерусалиме, город Пальмира в Сирии – все это известняк. При строительстве Великой Китайской стены использовался известковый раствор, в Древнем Риме из камня научились делать мозаику.
Что такое известняк
Известняк это осадочная порода, в ходе образования которой формируется пористый камень различной плотности и оттенка с обилием в составе кальцитов (известковых шпатов). В структуру материала также входят другие минералы, которые снижают его пористость и повышают прочность. Известняки отлагаются преимущественно в соленых морских бассейнах, реже – при испарении лагун и озер. Цвет известняков преимущественно светло-серый, бежевый, желтоватый. Присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, бурую, красноватую и зеленоватую окраску.
Как правило, происхождение известняка связано с жизнедеятельностью организмов, которые выделяют из соленой воды карбонат кальция для формирования скелетов и раковин. Реже материал имеет хемогенное происхождение. Оседание породы длится миллионы лет (современные пласты остались после высыхания древних морей). Мощность толщ известняковых отложений кардинально отличается: от нескольких сантиметров до пяти километров. Чем меньше возраст отложений, тем более рыхлыми получаются породы.
Виды известняков
По структуре камень делится на такие виды:
- Кристаллический – плотный минерал, по своей структуре близкий к мрамору. Хорошо полируется за счет мелких пор, морозоустойчив.
- Органогенно-обломочный – это всем известный ракушечник, состоящий из остатков морских организмов. Хорошо обрабатывается (пилится, обтесывается), имеет большую пористость. К этому виду также относят рифовый известняк, крайне богатый на остатки морской фауны, и обычный мел – слабосцементированную карбонатную породу (фактически, затвердевший ил теплых морей).
- Обломочно-кристаллический – органогенный детрит, образованный из фрагментов растений, раковин и скелетов животных. Несмотря на мелкие поры, имеет малую прочность и высокую степень водопоглощения.
- Натечный (известковый туф) – формируется в стоячих и проточных подземных водоемах из нерастворимой соли, которая под давлением уплотняется. Камень из стоячих водоемов более плотный, из проточных – пористый и хрупкий.
По происхождению камень делится на:
- Биогенный – это отложения карбонатных остатков морских организмов с небольшой долей карбонатного цемента.
- Хемогенный – образуется в соленой воде или подземных источниках (тот самый туф) путем осаждения извести.
- Обломочный – образуется из угловато-окатанных обломков известняковых пород в ходе их раздробления и смыва.
- Смешанный – следствие одновременного протекания нескольких процессов, в ходе которых формируются карбонатные материалы.
Под воздействием высоких температур и давлений известковая порода постепенно уплотняется и становится более твердой, а ее зернистость уменьшается. В результате получается мрамор – по сути, метаморфизированный известняк с плотной кристаллической структурой. Резкого фазового перехода не происходит, мрамор формируется постепенно, поэтому в природе встречаются промежуточные варианты (например, мраморизированный известняк, одновременно плотный и легко поддающийся резке).
Свойства известняка
Свойства камня разнятся в зависимости от источника происхождения и напрямую зависят от структуры материала. Даже в одном месторождении могут встречаться залежи с различной плотностью, объемной массой и прочностью. Более плотные кристаллические породы хорошо полируются, пористые (например, ракушечник) – легко пилятся и обтесываются.
Физические характеристики материала:
- Плотность – 2700-2900 кг/м³.
- Объемная масса – от 800 кг/м³ (ракушечник) до 2800 кг/м³ (мраморизированные породы).
- Твердость по шкале Мооса – 3.
- Предел прочности при сжатии – от 0,4 МПа (ракушечник) до 300 МПа (кристаллический).
Основа известняка – карбонат кальция (50-95%). Остальное – это кварц, доломит, полевой шпат и другие минералы (5-50%). Именно из-за наличия в составе минералов камень имеет различные оттенки. Цвет известняка преимущественно белый, но в природе в обилии встречаются породы светло-серого, светло-желтого, красноватого, зеленого, бурого оттенка. Существует даже черный известняк – в его составе в обилии присутствуют нефтепродукты. В целом камень известен мягкими, пастельными тонами и ненавязчивыми цветовыми сочетаниями.
Физически и химически камень-известняк не слишком устойчив. Он растворяется в воде (пусть и медленно), поэтому при использовании камня в отделочных работах он обрабатывается водоотталкивающими составами. Особенно уязвим минерал к воздействию кислот (в частности, уксусной, серной, соляной), причем реакция протекает бурно и быстро, с образованием углекислого газа. В природных условиях это чревато образованием карстовых пустот, зачастую внушительных размеров. Морозостойкость камня существенно меняется в зависимости от пористости и наличия трещин. Наибольшую морозостойкость (до 400 циклов) имеют мраморизированные породы с плотной кристаллической структурой.
Добыча известняка
В России минерал добывается и разрабатывается преимущественно посредством буровзрывных работ (БВР). Предварительно проводятся вскрышные работы – верхний слой почвы снимается с помощью бульдозера и в дальнейшем используется для рекультивации. В твердом слое известковой породы бурятся шурфы глубиной до 24 метров, в них закладываются промышленные взрывчатые материалы и детонаторы (тротиловые шашки). Для одного подрыва обычно требуется 2-3 десятка скважин и порядка 5 тонн взрывчатки. Скважины взрываются не одновременно, а с задержкой в доли секунды.
Существует альтернативная европейская технология добычи известняка под названием Rip&Load (рыхление и погрузка), позволяющая работать без применения БВР. Массив забоя разрушается с помощью специального рыхлителя на тяжелом экскаваторе, после чего оператор не выходя из кабины меняет рыхлитель на ковш и грузит разрушенную горную массу в самосвал. Далее операция повторяется. Преимущество такой технологии – селективная выемка известковой породы в месторождениях со слоистой структурой. В обоих случаях используется тяжелая промышленная техника. Например, эксплуатационная масса экскаваторов в карьерах может достигать 240 тонн, а их производительность – 800 т/ч.
Образовавшиеся обломки породы грузятся тяжелым экскаватором в карьерные самосвалы и вывозятся на дробильно-обогатительную фабрику (ДОФ). В результате чаша карьера перемещается в сторону известковых пород, а выработанное пространство постепенно засыпается отсевом и вскрышными породами.
На дробильно-обогатительной фабрике известняк последовательно подвергается крупному, среднему и мелкому дроблению. Мелкие частицы камня (до 1 см) вывозятся обратно в карьер. Готовый продукт (дробленый камень) грузится в ж/д вагоны или автотранспорт и отправляется потребителям. В местах малых залежей известняк просто пилят на прямоугольники нужных размеров и вывозят грузовиками на завод.
В России основные месторождения минерала находятся в Московской и Тульской области. В Туле (помимо обычного) добывается ценный мраморизованный известняк, в Подмосковье – редкую породу кремового оттенка. Известняк встречается практически в любом регионе Земли, а некоторые карьеры используются на протяжении тысяч лет.
Использование известняка
Известняк – универсальный материал, нашедший применение в производстве, сельском хозяйстве, строительстве, дизайне помещений. Сфера применения камня различается в зависимости от его происхождения, физических характеристик, состава. Основные области использования известкового камня:
- Строительство. Прочности некоторых сортов известняка хватает, чтобы возводить из них малоэтажные здания, но в большинстве случаев материал используется в качестве облицовки. Из него делают стеновые панели, облицовочные плиты, декоративные элементы – колонны, пилястры, барельефы. Камень мелких фракций используют в качестве щебня при производстве бетона, крупных – для обустройства оснований автомобильных дорог и гидротехнических сооружений. Бутовый камень (крупные обломки размером до 500 мм) подходит для фундаментных работ.
- Отделка и облицовка. Известняк – популярный фасадный материал, хорошо противостоящий российским климатическим условиям. Тонкие срезы износостойкого камня – готовый материал для укладки садовых дорожек и тротуаров.
- Дизайн помещений. Мраморизированный известняк редких оттенков используется для отделки стен, лестниц, пола, изготовления кухонных столешниц, подоконников, барных стоек. Камень изысканных цветов подходит для создания каминных порталов, журнальных столиков, декоративных колонн. В среде дизайнеров особенно ценится слоистый камень с ярко-выраженным рельефом.
- Производство отделочных материалов. На основе известняка делают белила, краску, шпатлевку.
- Изготовление цемента. Карбонатные компоненты в сырьевой смеси при производстве цемента могут достигать 80% от общего объема сырья. Наряду с известняком в цемент добавляют глину, шлак, корректирующие добавки.
- Химическая промышленность. Материал используется в технологиях производства пластика, резины, фармацевтических препаратов.
- Производство сахара, стекла, соды. Здесь минерал используется в качестве дополнительного сырья. Например, в производстве сахара используется известь, получаемая путем обжига карбонатных пород.
- Металлургия. Известняк – незаменимый компонент при выплавке металлов. Известняковый флюс снижает температуру плавления и облегчает отделение металла от пустой породы. Используется с рудами, богатыми кремнеземом и глиноземом.
Кроме этого, известняк активно используется в качестве компонента зубных паст и кремов для обуви, в производстве фильтров и минеральных удобрений. Минерал также применяется в производстве бумаги – из одной тонны материала можно получить порядка 800 кг готовой продукции. Некоторые виды известняка применяются в производстве абразивных материалов для тонкой шлифовки, а в сельском хозяйстве его используют в качестве минеральной добавки для скота и птицы.
Известняк важен не только для отделки зданий и интерьеров. Он незаменим в создании цемента, а также находит применение в других отраслях промышленности, таких как очистка сахара, производство стекла. Когда известняк нагрет, он используется в производстве железа и стали, а также глинозема и магнезии. Также известняк помогает очистить питьевую воду. Фермеры часто используют удобрение, которое содержит дробленый известняк на зерновых культурах. Известняк в смеси – источник питательных веществ и нейтрализатор кислотности почвы. Порошкообразный известняк используется, чтобы удалить примеси из литых металлов. Известняк используется в качестве наполнителя во множестве изделий, включая бумагу, пластмассу и краску. Самый чистый известняк даже используется в продуктах питания и лекарствах, таких как таблетки кальция и хлопья для завтрака.
Известняк в архитектуре и дизайне
Известняк является очень популярным материалом для строительства и облицовки зданий. Подходит для облицовки фасада, а также для создания декоративных элементов экстерьера – барельефов, колонн и пилястр, кронштейнов. Область дизайнерских решений для интерьера довольно широка: изготовление колонн, арок, каминных порталов, отделка известняком полов и стен, дверных и оконных проемов. Некоторые виды известняка подходят для помещений с повышенной влажностью (ванные комнаты, бассейны).
В ландшафтном дизайне известняк используется при оформлении дорожек, террас, декоративных стенок, оград и сооружения альпийских горок (сохраняет тепло, пропускает воду и воздух, нормализует почвенный состав).
В нашей стране популярны отечественные известняки, Испанские известняки и Немецкие мраморизованные известняки. Благодаря относительно низкой цене (по сравнению с другими натуральными камнями) и устойчивости к перепадам температур (количество циклов зима/лето) известняк является самым популярным материалом для отделки фасадов жилых комплексов и коммерческих зданий и сооружений.
Самые популярные известняки:
Jura Beige
Jura Grey
Jura Rahmweis
Branco Valongo
Branco do Mar
Фотографии известняка
Ниже вы можете посмотреть несколько фотографий известняка в различном применении. Фасады, отделка стен, мощение и тд.
Источник
ИЗВЕСТНЯК, углекислый кальций, СаСO3, весьма распространенная осадочная горная порода. Теоретический состав известняка: 56% СаО и 44% СО2; как примеси в известняке присутствуют: MgO, SiО2, Аl2О3, окислы железа, МnО, Р2O5, Na2O, К2O, V2O3, S, SO3, ТiO2, Cl, H2S и другие более редкие элементы. Содержание магнезиальных солей в известняке колеблется от 0 до 21,9%, причем в последнем случае известняк переходит в доломит. Известняки, содержащие MgO от 6 до 12%, носят название магнезиальных, при 12—18% – доломитизированных; присутствие окислов Al, Si и Fe, в виде тончайших глинистых примесей, превращает их в глинистые известняки, или мергеля. При содержании глинистых частиц от 5 до 12% известняки называются глинистыми, от 12 до 25% – мергелистыми, свыше 25% – мергелем. Довольно часто встречаются известняки, содержащие, в виде механических примесей, зерна кварца и других горных пород, являясь т. о. песчанистыми известняками; если же SiО2 (гл. обр. в виде опала) служит цементом, то такие известняки носят название кремнистых. В железистых известняках большое содержание окислов железа придает известнякам желтую, бурую или красную окраску. Некоторые разности известняков содержат глауконит, придающий им зеленый оттенок, или зерна и желваки фосфоритов. Наконец, довольно часто известняки содержат в себе органическое вещество (битумы); такие битуминозные известняки, серого или черного цвета, при ударах издают запах нефти или сероводорода; при обжиге теряют свою окраску и становятся белыми. Известняки, при содержании битуминозного вещества свыше 3 %, носят название асфальтовых и являются исходным продуктом при выработке асфальта. Такого рода битуминозные известняки могут служить также прекрасными коллекторами нефти, как, например, во вновь открытом месторождении нефти на Урале.
Известняки в главной своей массе по своему происхождению относятся к органогенным образованиям, разделяющимся на две группы: 1) зоогенные (остатки животных организмов) и 2) фитогенные (в образовании которых главную роль играли водоросли). Зоогенная группа известняков представлена в свою очередь следующими разновидностями. а) Ракушечники – состоят из раковин неодинаковой сохранности, причем, когда остатки определенных организмов преобладают над другими, то в таком случае известнякам присваиваются специальные названия, как то: гастроподовый, фузулиновый, нуммулитовый, ортоцератитовый и др. Ракушечные известняки делятся на чистые ракушечники (целые раковины), детритусовые (угловатые обломки раковин) и детритусо-песчаные (окатанные обломки раковин). В зависимости от цементирующего вещества ракушечники получают разнообразную текстуру – от рыхлых слабо сцементированных до чрезвычайно плотных и массивных, б) Коралловые и мшанковые известняки – весьма плотные, встречаются в виде отдельных массивов, остатков мшанковых и коралловых рифов, в) Мел (илистый тип известняков) – состоит из остатков микроорганизмов: фораминифер и др.
Следующая группа, весьма отличная от органогенной по своему происхождению, представлена оолитовыми известняками и туфами. а) Оолитовые известняки (пизолит, гороховый икряной камень) образовались осаждением СаСО3 из насыщенных растворов (отложения источников и неглубокого моря) или деятельностью бактерий, выделяющих из растворов СаСО3 вокруг какого-нибудь центра (песчинки, обломки раковин и др.) в виде концентрических скорлупок, шариков. б) Известковые туфы и травертины относятся к чисто химическим осадкам. Они образовались из растворов, содержащих Са(НСО3)2. По текстуре туфы пенисты и пористы.
Известняки после своего образования б. ч. перекристаллизовываются, давая ряд разновидностей, из которых можно выделить: а) полукристаллические известняки, в которых основная масса частично перекристаллизована, – такие известняки обыкновенно весьма плотны, окаменелости встречаются редко; б) мраморовидные известняки – окаменелости не встречаются, вся масса перекристаллизована, порода весьма плотная и твердая.
Удельный вес известняков, в зависимости от их состава, колеблется в пределах от 2,6 до 2,9; чистые же разновидности имеют удельный вес 2,70—2,72.
Промышленное использование известняков весьма разнообразно. В строительной промышленности твердые и плотные разности, в особенности мраморовидные и полукристаллические известняки, идут в качестве облицовочного материала, бута для фундаментов, на подоконники, тротуарные плиты и ступени. Некоторые результаты испытаний, произведенных в Механической лаборатории при Институте инженеров путей сообщения, приведены ниже.
Основным строительным материалом на Юге СССР являются третичные известняки-ракушечники. Из них построены гг. Баку, Одесса, Севастополь, Симферополь, Евпатория, Феодосия, Керчь, Ялта и др. Этот известняк легко поддается распиливанию пилой и хорошо принимает теску топором. Установленного стандарта на пильный камень нет; для Крыма принят размер 240х200х500 мм; в Одессе выпиливают «штуки» нескольких размеров: 1) пятерик (222x222x622 мм), 2) шестерик (267х267х712 мм), 3) буцы (222х222х445 мм); в Баку – 2 типа: 1) Гюша (378х178×156 мм) и 2) думагзы (712х267х х 199 мм).
Испытания известняка-ракушечника на сопротивление сжатию в Институте прикладной минералогии дали следующие средние результаты (в кг/см2).
Южный ракушечник дает низкий коэффициент теплопроводности, составляющий 0,2—0,3 Cal·м/м2·°С, т. е. примерно в 2—3 раза менее, чем красный кирпич. Практика южного строительства показала, что стоимость кладки из этого камня дешевле кирпичной на 50—56%. В цементном производстве известняк применяется в широких размерах. На выработку цемента идут в первую очередь глинистые известняки и мергеля, т. н. естественные цементы. При портландцементном производстве известняк смешивается в определенной пропорции с глиной. В металлургической промышленности (в особенности черной) известняк употребляется в качестве флюсов при доменном, мартеновском и др. процессах; при этом известняки должны быть по возможности свободны от кремнекислоты и глинистых примесей. В свеклосахарной промышленности используются высококальциевые известняки, не содержащие SiО2 и глинистых примесей. Центральные разработки известняков для сахарных заводов сосредоточены гл. обр. на правобережьи Украины. В основной химической промышленности применение известняков также весьма разнообразно: 1) для получения СО2, 2) при содовом процессе по способу Сольвея и Леблана, 3) в производстве белильной (хлорной) извести, 4) в азотнокальциевом производстве (норвежская селитра) и др. В сельском хозяйстве известняк применяется как один из факторов поднятия урожайности.
Месторождения известняка в СССР. В СССР известняки встречаются, начиная с самых древних кембрийских отложений до современных – четвертичных. При этом более древние силурийские, девонские и каменноугольные известняки отличаются своей плотностью, часто доломитизированы и нередко мраморовидны. В Северном районе РСФСР наибольшее значение имеют известняки силурийского и каменноугольного возраста. Силурийские известняки разрабатываются в районе Ленинграда. В Карелии разрабатываются гл. обр. девонские и каменноугольные известняки, в Архангельской губернии встречаются пермские и каменноугольные известняки, по берегу Белого моря – девонские. Разработки пермских известняков в Вятском округе сосредоточены гл. обр. в горнозаводском районе (Омутнинский район). Месторождения известняков Центрального района, благодаря развитой промышленности, имеют исключительно важное значение. Известняки весьма разнообразны по качеству и относятся к разным по возрасту отложениям. Подмосковный бассейн с запада и юга охватывается кольцом выходов девонских известняков; на них залегает серия наиболее ценных каменноугольных известняков (продуктусового, серпуховского и московского ярусов). В центральной части каменноугольные отложения перекрываются юрскими и меловыми (более бедными известняками). В восточной части (Костромской округ, Нижегородский округ и Татарская АССР) развиты известняки пермского возраста. В Центрально-Черноземной области, в северной ее части, преобладают каменноугольные известняки, в центре – девонские, в восточной части – гл. обр. юрские и меловые. В Татарской АССР и Чувашской АССР разрабатываются известняки пермского возраста, гл. образом казанского яруса. На Урале месторождения известняка весьма многочисленны. Они расположены по обоим склонам хребта. В центральной части хребта проходят меридиональной полосой девонские известняки. На западном склоне полоса каменноугольная, а далее на запад – пермского возраста. Все разработки гл. обр. приурочены к горнозаводским предприятиям (для флюсов) или химическим заводам. В Юго-Восточном районе (Поволжье) наиболее крупные разработки приурочены к Самарской Луке (на Волге), где выходят каменноугольные и пермские известняки. На территории Украинской ССР месторождения известняка весьма распространены и относятся к самым разнообразным по возрасту образованиям – от докембрийских до современных отложений. Крупнейшие разработки, гл. обр. для металлопромышленности сосредоточены в Донбассе. В Крыму громаднейший интерес представляют третичные известняки-ракушечники. В Северо-Кавказском крае наилучшим материалом являются известняки верхнего мелового к юрского возрастов. В Закавказье наибольший интерес представляют известняки апшеронского яруса в районе г. Баку. В Казанской АССР все разработки приурочиваются главным образом к металлургическим заводам; разрабатываются мраморовидные известняки. Сведения о месторождениях известняка в Сибирском крае весьма скудны.
Добыча и потребление известняков с трудом поддается учету, т. к. все производство сильно распылено. Известняк – материал, потребляемый гл. обр. на месте. Точных цифр мировой добычи не имеется. За 1926 г. в США добыто 127,8 млн. тонн известняка, в Англии – 11 млн. тонн.
По данным Геологического комитета, общая добыча известняка по СССР выразилась (в тоннах):
Распределение известняка по отдельным видам промышленности (за 1926/27 г.) дает следующую картину:
По приближенным данным Геологического комитета, удельный вес отдельных районов в добыче известняка за 1926/27 г. выражается (в % к общей добыче) следующим образом:
Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 8 – 1929 г.
Источник