☰

Как известняк превращается в мрамор. Из чего состоит известняк

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: CCaO 3

Химический состав Карбоната кальция

Молекулярная масса: 100,088

Карбонат кальция (углекислый кальций) - неорганическое химическое соединение, угольной кислоты и кальция. Химическая формула - CaCO 3 . В природе встречается в виде минералов - кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора, мела, входит в состав скорлупы яиц. Нерастворим в воде и этаноле . Зарегистрирован как белый пищевой краситель (E170).

Применение

Используется как белый пищевой краситель Е170. Являясь основой мела, используется для письма на досках. Используется в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.

Массовое производство/использование

Очищенный от посторонних примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности, при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии, в строительстве. Производители бумаги используют карбонат кальция одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя (заменяя им дорогостоящие волокна и красители), а также раскислителя. Производители стеклянной посуды, бутылок, стекловолокна используют карбонат кальция в огромных количествах в качестве источника кальция - одного из основных элементов, необходимых для производства стекла. Широко используется при производстве продукции личной гигиены (например, зубной пасты), и в медицинской промышленности. В пищевой промышленности часто используется в качестве антислеживающего агента и разделителя в сухих молочных продуктах. При употреблении сверх рекомендованной дозы (1,5 г в день) может вызывать молочно-щелочной синдром (синдром Бернетта). Рекомендован при болезнях костных тканей.
Производители пластмассы - одни из основных потребителей карбоната кальция (более 50 % всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и красителя, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т. п.), полиолефинов. Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно - это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т. п. Карбонат кальция составляет порядка 20 % красящего пигмента, используемого при производстве красок.

Строительство

Строительство - ещё один из основных потребителей карбоната кальция. Шпатлевки, различные герметики - все они содержат карбонат кальция в значительных количествах. Также, карбонат кальция является важнейшим составным элементом при производстве продукции бытовой химии - средств для чистки сантехники, кремов для обуви.
Карбонат кальция также широко используется в очистительных системах, как средство борьбы с загрязнением окружающей среды, при помощи карбоната кальция восстанавливают кислотно-щелочной баланс почвы.

Нахождение в природе

Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов:

  • Арагонит
  • Кальцит
  • Фатерит (или μ-CaCO 3)
Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.
Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах:
  • Известняк
  • Мрамор
  • Травертин

Геология

Карбонат кальция является распространенным минералом. В природе встречаются три полиморфные модификации (минералы с одинаковым химическим составом, но с различной кристаллической структурой): кальцит, арагонит и фатерит (ватерит). Некоторые горные породы (известняк, мел, мрамор, травертин и другие известковые туфы) практически полностью состоят из карбоната кальция с некоторыми примесями. Кальцит является стабильным полиморфом карбоната кальция и встречается в самом разнообразном геологическом окружении: в осадочных, метаморфических и магматических горных породах. Около 10 % всех осадочных пород составляют известняки, сложенные преимущественно кальцитовыми остатками раковин морских организмов. Арагонит является вторым по устойчивости полиморфом CaCO 3 и в-основном образуется в раковинах моллюсков и скелетах некоторых других организмов. Также арагонит может образовываться и в неорганических процессах, например в карстовых пещерах или гидротермальных источниках. Фатерит является наименее стабильной разновидностью этого карбоната, и очень быстро превращается в воде либо в кальцит либо в арагонит. В природе встречается относительно редко, когда его кристаллическая структура стабилизирована теми или иными примесями.

Изготовление

Подавляющее большинство карбоната кальция, добывающееся из полезных ископаемых, используется в промышленности. Чистый карбонат кальция (например, для производства продуктов питания или использования в фармацевтических целях), может быть изготовлен из чистого источника (как правило, мрамор). В качестве альтернативы карбонат кальция может быть приготовлен кальцинацией оксида кальция. растворяется, образуя кислую соль - гидрокарбонат кальция Ca(HCO 3) 2: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3) 2 . Существование именно этой реакции дает возможность образовываться сталактитам, сталагмитам и прочим красивейшим формам, да и вообще развиваться карсту. При 1500 °C вместе с углеродом образует карбид кальция и оксид углерода (II) CaCO 3 + 4C → CaC 2 + 3CO.

Мел


Цветной мрамор Белый мрамор

Мрамор – метаморфическая горная порода, состоящая только из кальцита CaCO3. При перекристализации доломита CaMg(CO3)2 образуются доломитовые мраморы.

Известняк


Химический состав и физические свойства.

  • - 2,5-5 по шкале Мооса , плотность - 2,3-2,6 г/см³.

  • Мрамор состоит из доломита (карбоната кальция и магния ) или кальцита (карбоната кальция), или из обоих минералов. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов , а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность.

  • Окраска мрамора также зависит от примесей. Большинство цветных мраморов имеет пёструю или полосчатую (циполин ) окраску.

  • Оксид железа окрашивает его в красный цвет, высокодисперсный сульфид железа - в сине-чёрный, железосодержащие силикаты (особенно хлорит и эпидот ) - в зелёный, лимонит (гидроксиды железа) и карбонаты железа и марганца - в жёлтые и бурые тона. Серые, голубоватые и черные цвета могут быть обусловлены также примесями битумов или графита .

  • Рисунок определяется не только строением мрамора, но и направлением, по которому производится распиливание камня. Цвет и рисунок мрамора проявляются после его полировки.


Месторождения

  • В каменоломне г. Каррара

    • Месторождения мрамора обнаружены во многих областях России. Самые крупные месторождения мрамора на Урале . Всего на Урале более 20 месторождений. На Алтае и в Западной Сибири известно свыше 50 месторождений мрамора. Пуштулимское месторождение дает тонкозернистый белый с красно-зелеными прожилками мрамор. Сиренево-розовый камень получают на Граматушинском месторождении. Серо-кремовый мрамор дает Петеневский карьер. ВКрасноярском крае расположено крупное Кибик-Кордонское месторождение, где более двадцати разновидностей белого, кремового, бледно-розового, оранжевого, жёлтого и зеленовато-серого мрамора.


Применение.

  • В строительной практике «мрамором» называют метаморфические породы средней твёрдости, принимающие полировку (мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатныеконгломераты).

    • Мрамор используется как камень для памятников (монументальной скульптуры и надгробий), как штучный строительный камень для наружной облицовки и внутренней отделки зданий и в виде дроблёного и молотого камня, а также штучного (пильного) камня. Мраморные доски из чистого кальцитового мрамора применяют в электротехнике (панели приборных, распределительных, диспетчерских щитов). Мраморная крошка и дроблёный песок используются в при изготовлении каменной мозаики и штукатурки, в качестве заполнителей бетона. Мраморная мука находит применение в сельском хозяйстве.

  • Мрамор используется также для создания мозаичных композиций, рельефов и круглых изваяний (преимущественно однотонный мрамор, большей частью белый, реже - цветной или чёрный).

  • Единственное в России здание, полностью построенное из нешлифованного мрамора - железнодорожный вокзал в городе Слюдянка


Здание из известняка


Московский кремль


Раковины.

    Раковина, выполненная из натурального камня, может стать стильным атрибутом ванной комнаты. Качество, с которым изготавливаются раковины, гарантирует не только красоту изделия, но и надежность в использовании. Раковины выполнены из мрамора, оникса и гранита различных цветов и рисунков. Такое разнообразие позволяет сделать каждый интерьер уникальным.



Мозаика.


Предметы интерьера.


Применение мрамора и известняка

    Облицовка камнем создает художественную выразительность - монументальность или камерность эстетического облика скульптурных и архитектурных сооружений, их функционально-эмоциональное восприятие. Декоративные свойства, долговечность и условия обработки облицовочного камня определяются минералогическим составом горной породы, кристаллической структурой, текстурой и влиянием примесей. Черное габбро, используемое в облицовках, имеет однородную мелкозернистую структуру и не содержит кварца, что облегчает его механическую обработку. Малиново-красный шокшинский кварцит значительно труднее в обработке, но весьма устойчив к воздействию внешних факторов в наружной облицовке.



    Декоративные свойства камня наиболее полно раскрываются фактурной обработкой лицевой поверхности облицовочных изделий. Лучше всего цветовые оттенки и рисунок камня проявляет полированная фактура - гладкая поверхность с зеркальным блеском, которая усиливает яркость и насыщенность окраски цветового фона. Облицовки в полированной фактуре использованы в метро в отделках стен, колонн, пилонов, вестибюлей. Ступени лестничных переходов, настилы путевых платформ и станционных залов нередко представлены в шлифованной, пиленой, рифленой и термообработанной фактуре, чтобы уменьшить скольжение.


Мрамор в архитектуре

    Архитектурную традицию Московского метро, а затем и всего отечественного метростроения создали индивидуально-выразительные проектные решения известных архитекторов, художников, скульпторов А. Дейнеки, А. Душкина, Е. Лансере, П. Корина, Д. Чечулина, И. Фомина, А. Щусева и др., которые продолжили и развили отечественную культурную традицию каменного дела.


Хорошим примером геологических противоречий в вопросах определения камня является сравнение мрамора и известняка . Это очень близкие породы, мономинеральные - состоящие преимущественно из мелкозернистого кальцита. Чтобы понять разницу между мрамором и известняком, следует узнать историю их происхождения.

Известняк образуется в районе бывших морских бассейнов, при участии населявших их организмов. Часто известняк в большом количестве содержит останки древней фауны: моллюсков, членистоногих, улиток и прочих. К слову сказать, наука палеонтология (изучение вымерших форм жизни) базируется на изучении толщ горных пород. Прочность и пористость известняков колеблются в широких пределах. Как правило, чем меньший возраст известняковой толщи, тем эти породы более рыхлые, слабоцементированные.


Далее этот пористый известняк может попасть в эпицентр геологических событий, которые сопровождаются мощным выбросом энергий. На толщу известняка оказываются колоссальные температуры или давления, характерные при подвижках земной коры, извержении вулкана, внутренних движениях магмы. В зонах контакта со стихией известняк подвергается процессу метаморфизма - видоизменения. Известняк укрепляется, становится более плотным, твердым. Можно сказать, камень «закаляется». Меняется даже зернистость породы - из крупнозернистого обломочного порода переходит в мелкозернистый, иногда даже скрытокристаллический вид. Поэтому мрамор, будучи более плотным и мелкозернистым, легко поддается полировке. При полировке высшего класса мрамор приобретает глянцевый, зеркальный блеск. Известняк же не может достичь такого высокого уровня полировки в силу своих структурных особенностей.

В процессе мраморизации физические характеристики заметно растут. К примеру, плотность может поменяться от 800 кг/м3 до 2800 кг/м3. А плотность на сжатие растет с 4 до 300 МПа.

Таким образом, мрамор - это метаморфизованный известняк, отличный от него лишь по кристаллической структуре. Остается единственный открытый вопрос - какой объективный критерий различия этих пород? К сожалению, невозможно точно оценить степень метаморфизма известняка. При длительных воздействиях температур и давлений известняк уплотняется постепенно, фаза за фазой.

Когда мы видим породу средней кристаллической структуры мы называем ее мраморизованный известняк . Такая порода попадает в обе категории нашего каталога. Мраморизованные известняки являются идеальными материалами и для отделки, и для изготовления скульптурных элементов. Обладая высокой плотностью, такой камень легко поддается резке - даже высокохудожественной.

Месторождение юрского мраморизованного известняка. Бавария, Германия

Популярные сорта мраморизованных известняков: группа юрских камней (Jura Beige , Jura Polau Blau , Jura Brown), а также белоснежный Bianco Neve , легендарный кирпично-красный Rosso Verona , и даже сверх популярный бежевый Crema Marfil !

Юрские сорта камня очень востребованы в нашей стране. Это очень популярный фасадный материал, достойно выдерживающий все коллизии российского климата. Камень имеет естественную и органичную текстуру с заметными останками организмов юрского периода. Юрский камень прекрасно обрамляет интерьер: в качестве отделки пола, стен и лестниц, в форме столешниц и каминов.

Crema Marfil - это самый популярный сорт мрамора, привозимый к нам из почти опустошенного карьера Испании. Crema Marfil чаще всего используется для создания подоконников, каминных порталов, столиков и интерьерных лестниц. Изысканный кремовый оттенок этого камня прекрасно встраивается в пространство любой стилистической направленности.

Rosso Verona - веронский мрамор абсолютно уникального оттенка - итальянская терракота. Встречается в современной отделке, а также в архитектурных памятниках Италии, приуроченных к давно ушедшим эпохам.

Прекрасным примером метаморфической породы может служить хорошо всем известный мрамор. Он широко используется у нас для внутренней отделки зданий, для изготовления статуй и различных бытовых поделок - чернильных приборов, пепельниц и т. д.

По своему химическому составу мрамор ничем не отличается от известняка, но посмотрите, как они не похожи друг на друга: известняк - матовый и плотный; мрамор же, особенно на свежем расколе, обнаруживает мелкокристаллическое строение, и грани мельчайших кристалликов сверкают, как в кусковом сахаре.

В природе мы можем проследить, как известняк превращается в мрамор . Мрамор залегает в местах прорыва глубинными породами толщ известняков: чем ближе мрамор к месту соприкосновения, иначе - к контакту, с глубинными породами, тем крупнее его зерно и темнее окраска (синеватая, красноватая и др.), по мере же отдаления от контакта зерно становится мельче и окраска светлеет (сероватая, желтоватая).

Под влиянием огромного давления вышележащих пород, а также в связи с процессами горообразования глины уплотняются и превращаются в глинистые сланцы. Они обладают способностью раскалываться при ударе на тонкие пластинки, не размокают от воды и отличаются от глины большей твердостью. Отсюда нетрудно сделать вывод, какие глубокие изменения производят в минеральном веществе (не изменяя его химического состава) высокие температуры и давления.

Примером метаморфйзма (преобразования) под воздействием растворов являются брекчии, конгломераты я песчаники, о которых мы уже говорили выше.
Во многих местах нашего Союза, особенно в Карелии, Украине и Забайкалье, непосредственно на поверхность земли выходят серые светлоокрашенные кристаллические породы, имеющие одинаковый минералогический состав с гранитами. В них также входят полевой шпат, кварц и слюда, только слюда расположена не беспорядочно, как в граните, а более или менее отчетливыми рядами; Такие породы называются гнейсами.

Между гранитами и тонкослоистыми или сланцеватыми гнейсами существует ряд переходов в виде гранито-гнейсов.

Гнейсы возникли путем метаморфизации как осадочных, так и изверженных пород. В строении земной коры гнейсы играют огромную роль. Они служат фундаментом для осадочных пород на таких равнинных пространствах земного шара, как, например, Великая Русская равнина. И действительно, всюду на ней, на той или иной глубине, буровые доходят до гранито-гнейсовой постели, на которой покоятся толщи осадочных пород. Под Питером гранито-гнейсовые породы были обнаружены на глубине 198 метров, а под Москвой - на глубине 1655 метров.

Значительное место среди метаморфических пород занимают слюдистые сланцы. В состав их входят главным образом слюда и кварц. Слюда бывает светлая и темная. Иногда в сланцах присутствуют обе разности.

Характерной особенностью слюдистых сланцев является резко выраженное сланцевое сложение, откуда и идет их название - «сланцы». От примеси полевого шпата сланцы переходят в гнейсы, а в случае преобладания кварца - в кварциты.

Породы, образовавшиеся в результате метаморфизации главным образом кварцевых песков и песчаников, путем перекристаллизации зерен и связующего их цемента. Кварцит представляет сплошную плотную массу, в которой неотличимы отдельные зерна песка. Кварциты обладают значительной твердостью. Наши карельские кварциты, преимущественно тёмнокрасные, пользуются заслуженной известностью как прочный строительный и облицовочный материал, особенно красивый в полированном виде. Красный кварцит использован в строительстве мавзолея на Красной площади в Москве.

Большой промышленный интерес представляют железистые кварциты, с которыми связаны крупнейшие наши железнорудные месторождения - Кривой Рог на Украине и знаменитая Курская аномалия. Аномалией она названа потому, что компас дает здесь неправильные показания стрелки.

Курская магнитная аномалия занимает огромную площадь к юго-востоку и югу от Курска (около 250 километров длины и 40 километров ширины). У метаморфических пород свои особенности: они не содержат окаменелостей, но по своей структуре все же напоминают осадочные породы, так как минеральные зерна располагаются иногда отчетливыми рядами.

Мы кратко ознакомились с основными типами горных пород. Наибольшее значение в строении земной коры имеют такие магматические породы, как граниты, затем - осадочные, особенно песчаники и известняки, а из метаморфических - гнейсы и глинистые сланцы.

Известняк — очень известный материал, который используется разными сферами народной промышленности. Одним из ярких его представителей является обычный мел, используемый для получения негашеной извести.

Также существуют и другие виды данной породы, которые являются намного прочней, что позволяет делать из них облицовочную плитку. Такой материал очень востребован в строительном мире, так обладает уникальными декоративными характеристиками.

При выборе таких изделий, цена на плитку из известняка может варьироваться в зависимости от ее качества.

Состав известняков

Данная порода образовалась при наслоении органических кальциевых останков живых существ. Известняк, в основной своей массе, состоит из нескольких видов минералов:

    1. Кальцит входит в состав всех видов пород. Его массовая доля в чистых известняка может достигать более 90%.
    2. Глинистые минералы.
    3. Доломит.
    4. Кварц.
    5. Гипс (очень редко может присутствовать в составе).
    6. Органические останки и много др.

Точный состав такого вещества зависит конкретно от условий среды, в котором оно и образовывалось. Например, если говорить о доломитизированном известняке, то в его состав входит оксид магния (MgO), процентное соотношение которого может достигать 17%, а в мергелистом известняке наоборот присутствует соотношение SiO2+R3О3 в количестве от 6% до 21%.

Зачастую известняки называют по преобладающему в составе веществе. Так, песчанистые породы вмещают в себе кварц, опал и халцедон.

Основные характеристики

Известняки имеют определенную цветовую гамму. Основным цветом считается белый с оттенками серого и желтого. Также существуют породы, которые имеют бурый или красноватый окрас, что свидетельствует о наличии железа и марганца в его составе.

Если при образовании известняка брали участие и водоросли, тогда они могут окрасить его в зеленоватый цвет. Также существует материал черного цвета, но такие виды пород встречаются очень редко.

Плотность данной породы также варьируется и для каждого вида вещества может отличаться в разы.

Известняк используется для изготовления различных видов плит для облицовки, а также его применяют для строительства дорог и других покрытий. Иногда его применяют в качестве фильтров для установки на специальные гидросооружения.

Известняк — уникальное вещество, которое обладает разными свойствами, что делает его очень популярным в различных сферах.

Из чего состоит известняк, детально рассказывает видео: