Известняк

Ультраосновные породы

Дуниты – это породы, на 90% составленные магнезиальным оливином, который оказывается частично замещен минералами из группы серпентина (пироксенами, хромитом и титаномагнетитом).

Цвет: темный, включающий зеленоватые оттенки, со смоляным блеском на изломе. Подвергаясь выветриванию, дуниты покрываются коричнево-бурой корочкой.

Структура полнокристаллическая, мелко- и среднезернистая, равномернозернистая.

Текстура плотная массивная.

Перидотиты.

Цвет: темно-серый до черного. При выветривании окрашиваются в бурый.

Структура перидотитов полнокристаллическая, от мелко- до крупнозернистой, равномернозернистая, иногда порфировая.

Текстура плотная, массивная. Минералы, слагающие породу: магнезиальный оливин (40 – 90 %) и пироксены (10 — 60 %). Иногда последние замещаются роговой обманкой.

Породы основного состава

Габбро. Главные минералы – светлые плагиоклазы (35%) и темные пироксены (65%). Второстепенные минералы – оливин, роговая обманка, биотит, магнетит, титаномагнетит. При наличии в породе более 5% второстепенных минералов это указывается в названии породы (например, габбро оливиновое).

Цвет: серый или черный.

Структура: полнокристаллическая, средне- и крупнозернистая, обычно равномернозернистая.

Текстура плотная массивная или пятнистая (при неравномерном распределении цветных минералов).

Габбровые породы обладают высокими физико-механическими параметрами. Кроме того, они устойчивы к неблагоприятным климатическим условиям.

Объемная масса 2,67—2,75 г/см3.

Прочность 800—2500 кгс/см2.

Химический состав:

SiO2 = 45—55%,

Al2О3 = 9—21%,

Re2О3 = 0,40—10,7%,                

FeO = 0,4—15,6%,

MgO = 0,9—16,6%,

СаО = 5,9—17,2%,

Na2O = 0,55—3,2%,

К2О = 0,12—1,3%,

TiO2 = 0,11—4,16%.

Благодаря своим декоративным качествам, габбро используется как облицовочный и строительный камень.

Горнблендиты – интрузивная порода.

Текстура массивная.

Структура полнокристаллическая, гигантозернистая; состоит из черных удлинённых кристаллов роговой обманки.

Пироксениты – полнокристаллические, часто крупно- и гигантозернистые породы, в которых явно видны  призматические кристаллы пироксена, обладающие совершенной спайностью и стеклянным блеском.

Цвет: в зависимости от состава – серый с желтым и зеленым оттенком или зеленовато-черный.

Главные породообразующие минералы – пироксены (60% породы), в состав которых иногда входит оливин (до 40%), а также плагиоклаз.

Базальты – излившийся аналог габбро.

Цвет: темно-серый, черный или зеленовато-черный.

Структура: стекловатая, скрытокристаллическая или порфировая. В породах порфировой структуры невооруженным глазом можно заметить мелкие вкрапления, составляющие не более 25% породы. Кроме того, допускается содержание в породе зерен оливина зеленовато-желтого оттенка, а также светлого плагиоклаза и крупных (до нескольких сантиметров) черных кристаллов пироксена.

Можно выделить следующие типы структуры базальтов: 

1)      Мелкокристаллический: не содержит вулканического стекла или же содержит небольшое его количество;

2)      Среднекристаллический: содержание стекла не более 10%;

3)      Крупнокристаллический: стекло отсутствует;

4)      Неравномерно-зернистый: содержание стекла в породе колеблется от 10% и может достигать 50%).

Текстура: плотная, массивная, пористая или миндалекаменная. Миндалины заполняются кварцем, халцедоном, кальцитом, хлоритом, а также другими вторичными минералами.

Химический состав базальта:

SiO2 = 49—54%,

TiO = 0,7—1,82%,

А12О3 = 17—21,93%,

Fe2О3 = 4,4—12,3%,

МgО = 4,4—6,6%,

СаО = 6,5—10,5%,

R2О = 3,8—6,0%,

SО3 ≤ 0,7%,

Другие элементы = 0,2—0,8%.

Объемная масса базальтов 1900—2800 кг/м3.

Пористость от 3 до 36%.

Прочность на сжатие 300—2000 кгс/см2.

Благодаря хорошим физико-механическим параметрам, базальты используются в строительстве как облицовочный, стеновой и бортовой камень. Кроме того, базальты применяются в каменном литье и для изготовления минеральной ваты, кислотоупорных изделий.

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).

Вулканические породы непостоянного химического состава

Обсидианы.

Цвет: черный, а при наличии тонкой примеси гематита красновато-коричневый. Встречаются обсидианы пятнистой и полосчатой окраски, обусловленной струями стекла разного цвета.

Структура: стекловатая, со стеклянным блеском и хорошо выраженным раковистым изломом.

Текстура: флюидальная.

Содержание воды в обсидианах не превышает 1 %. При большем количестве воды (до 5 — 10 %) обсидианы переходят в перлиты (пехштейны), которые отличаются более светлой серой окраской и перламутровым или жирным смоляным блеском. При нагревании до 1000 – 1200 °С риолитовые перлиты вспучиваются, многократно увеличивая объем вследствие выделения вод.

Пемзы — чрезвычайно пористые, шершавые на ощупь породы.

Цвет: белый, серый, желтый, светло-коричневый, иногда черный.

По внешнему облику представляют собой вспенившуюся, крупнопузырчатую или длинноволокнистую массу. Состоят из вулканического стекла. Породы очень легкие, удельный вес меньше единицы. Образуются при быстром затвердевании бурно вскипающей, обогащенной флюидами лавы различного, чаще кислого состава. По петрографическим и физико-механическим показателям в Армении различают пемзы анийского типа и литоидные (пористые перлиты).

Кусковая пемза анийского типа характеризуется высокой пористостью (76—79%), низкой объемной массой (497—568 кг/м3) и низкой прочностью (16— 33 кгс/см2). Пористость кусковой литоидной пемзы 37—40%, плотность 1310—1470 кг/м3 и прочность 189—202 кгс/см2. Применяются пемзы в качестве заполнителя легких бетонов, тепло-, звукоизоляционного и шлифовального материала.

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.

По цвету минерала

В чистом виде порода имеет белый или светло-серый цвет. Примеси и химические элементы в белом камне придают известняку следующие оттенки:

• Марганец. Окрашивает породу в красный, розовый, бурый цвет.
• Железо. Придает камню желтый, бежевый, коричневый тон.
• Водоросли. Причина голубой и синей окраски породы.
• Органические вещества. Делают минерал темным, почти черным.

Породы кислого состава

Граниты.

Цвет: светло-серый, розовато-серый, красный.

Структура: полнокристаллическая от мелко- до крупнозернистой, равномерно- или неравномернозернистая, иногда порфировая.

Текстура плотная массивная.

Состав гранитов:

– калиево-натриевый полевой шпат (ортоклаз или микроклин) – 20-35%,

– кислый плагиоклаз – 25-35%,

– кварц – 25-40%,

– темноцветные минералы (биотит, мусковит, роговая обманка) – 3-10%.

Породообразующие минералы гранита можно определить визуально. Так, полевые шпаты имеют характерный стеклянный блеск на плоскостях спайности; кроме того, они имеют розовую, серую и белую окраску. Кварц в граните имеет вид бесцветных, дымчато-серых или черных зерен неправильной формы; кварц также обладает жирным блеском и раковистым изломом. Слюды имеют чешуйчато-листоватые кристаллы, обладающие ярким серебристым, темно-бурым или черным блеском.

Химический состав гранита:

SiO2 = 66—76%,

А12О3 = 11,2—16,1%,

Fe2О3 = 0,5—5,25%,

FeО = 0,6— 8,1%,

СаО = 0,4—5,9%,

МgО = 4,5%,

Na2О = 2,7—5,6%,

К2О = 0,9—6,6%,

TiO2 = 0,58%.

Граниты – высококачественный и один из наиболее востребованных строительных материалов. Он обладает высокой прочностью (1900—3120 кгс/см2), морозостойкостью, низким водопоглощением (0,15-0,30%), пористостью (0,2-4%). Несмотря на то, что при выветривании некоторые свойства гранита ухудшаются (увеличивается пористость, водопоглощение), в целом порода остается достаточно прочной. Истираемость гранита составляет 0,01—0,05 гс/см2. Благодаря этому, гранит используется в производстве облицовочного камня, щебня и бута.

Риолиты – это излившийся аналог гранитов. 

Цвет: белый, светло-серый, допустим желтоватый или розоватый оттенок.

Структура порфировая; среди основной массы различимы мелкие вкрапления полевых шпатов или кварца. Темные минералы являются второстепенными. Часто встречается биотит в виде черных блестящих листочков. Более редки игольчатые кристаллы бурой или черной роговой обманки.

Текстура: плотная массивная, пористая, часто флюидальная.

Минеральный состав риолитов аналогичен гранитному. Применяются риолиты в качестве строительного камня. Декоративные разновидности используются как поделочный и облицовочный камень. При нагревании некоторые риолиты имеют свойство вспучиваться. Так получают заполнители легких бетонов (например вспученный перлит).

Сиениты – интрузивные породы умеренно-щелочного ряда.

Цвет: светло-серый, розовый, красный различных оттенков.

Структура полнокристаллическая от средне- до крупнозернистой. Чаще структура равномернозернистая, но встречается и порфировая (из-за присутствия крупных кристаллов калиево-натриевого полевого шпата).

Текстура сиенитов плотная массивная; иногда встречаются разновидности с субпараллельным расположением таблитчатых кристаллов, образующих породу.

Основные минералы сиенитов:

– ортоклаз (микроклин) – 60-80%,

– плагиоклаз – 10-30%,

– роговая обманка (реже – пироксены и биотит) – 10-20%.

Трахиты – излившийся аналог сиенитов.

Цвет: светло-белый, серый, желтоватый, розоватый или красный.

Структура: ясно выраженная порфировая, реже скрытокристаллическая или мелкозернистая. Породы обладают шероховатой поверхностью на изломе; это вызвано обилием мельчайших кристаллов полевого шпата в породе.

Текстура мелкопористая. В порах различимы кристаллы вторичных минералов.

Минералогический состав трахитов аналогичен сиенитам. Крупные вкрапления – зерна калиево-натриевых полевых шпатов; более мелкие – плагиоклазы. Вкрапления темноцветных минералов (роговая обманка, биотит, пироксены) очень редки.

Нефелиновые сиениты – интрузивные щелочные полнокристаллические породы.

Цвет меняется от светло-серого, розоватого до темно-серого с зеленым оттенком.

Структура крупнозернистая, реже гигантозернистая.

Текстура обычно плотная массивная; в некоторых породах таблитчатые кристаллы полевого шпата имеют плоскостную ориентировку.

Породообразующими являются:

– минералы светлых щелочных калиево-натриевых полевых шпатов: 20-60%,

– серовато-зеленый или красновато-бурый нефелин: 20-45%,

– кислый плагиоклаз: 5-20%,

– щелочной полевой шпат, нефелин: 50-90%,

– цветные минералы (щелочные пироксены, амфиболы, иногда биотит): 5-40%.

Породы среднего состава

Диориты.

Цвет: серый, темно-серый или зеленовато-серый.

Структура: полнокристаллическая, мелко-, средне- или крупнозернистая.

Текстура плотная, массивная.

Светлый плагиоклаз является породообразующим минералом в диоритах. Его содержание в породе достигает 60-80%. Он же определяет и окраску породы. Кроме плагиоклаза диориты содержат  различные минералы:

– удлиненные кристаллы роговой обманки: от 0 до 40%.

– короткостолбчатые кристаллы пироксенов: от 5 до 20%.

– биотит: от 0 до 30%.

– кварц: менее 5 %, не виден невооруженным глазом. Если его концентрация достигает 5-15%, то, диорит называется кварцевым.

Химический состав диоритов:

SiO2 = 52—66%,

А12О3 = 15,10—19,8%,

Fe2О3 = 0,74—10,60%,

FeО = 1,8–14,5%,

МgО = 1,2—3,8%,

СаО = 2,8—7,4%,

Na2О = 2,9—4,02%,

К2О = 0,51—3,72%,

Н2О = 0,16—3,5%,

TiO2 = 0,54—1,39%.

Прочность диоритов равна 3000 кгс/см3.

Диориты используются как строительный и облицовочный камень. Он почти не поддается полировке, поэтому имеет рельефную фактуру. Благодаря своим износостойким качествам, диориты используют для изготовления различных поверхностей (ступеней, полов).

Андезиты – излившийся аналог диоритов.

Цвет: буровато-зеленый, серый, темно-серый.

Структура: порфировая.

Текстура: плотная массивная или пористая. Основная масса скрытокристаллическая или мелкозернистая; на ней заметны крупные вкрапления плагиоклазов, а также роговой обманки и пироксенов. Реже встречается биотит.

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.

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.

Заключение

Известняк – один из самых распространенных в России. Он образовался при отложении на дне организмов с кальциевым скелетом либо химическим осаждением из растворов. Поэтому известняк относят к осадочным породам.

Ценность камня заключается в его широком применении для нужд строительства, промышленности, науки.