Известняк - Limestone

Для использования в других целях см. Известняк (значения).

Известняк
Осадочная порода
Torcaldeantequera.jpg
Обнажение известняка в Торкаль-де-Антекера заповедник Малага, Испания
Сочинение
Карбонат кальция: неорганический кристаллический кальцит или органический известковый материал

Известняк это тип карбонат осадочная порода. Он состоит в основном из минералы кальцит и арагонит, которые разные кристаллические формы из карбонат кальция (CaCO3). Близкородственный рок - это доломит, который содержит высокий процент минерала доломит, CaMg (CO3)2. В старом USGS публикациях доломит был отнесен к магнезиальный известняк, термин, теперь зарезервированный для доломитов с дефицитом магния или известняков, богатых магнием.

Травертин известняковые террасы Памуккале, индюк.

Около 10% осадочных пород - известняки. В растворимость известняка в воде и слабых кислотных растворах приводит к карст пейзажи, в которых вода размывает известняк за тысячи и миллионы лет. Наиболее пещера системы находятся в известняковых породах.

Известняк имеет множество применений: как строительный материал, важный компонент конкретный (портландцемент ), в качестве заполнителя для основания дорог, в качестве белого пигмента или наполнителя в таких продуктах, как зубная паста или же краски, как химическое сырье для производства Лайм, как почвенный кондиционер, и как популярное декоративное дополнение к альпинарии.

Описание

Известняковый карьер на Сидар-Крик, Вирджиния, СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ
Резка известняковых блоков в карьере в Гозо, Мальта
Известняк как строительный материал
Образования La Zaplaz в Горы Пятра Краюлуй, Румыния.

Как и большинство других осадочных пород, большая часть известняка состоит из зерен. Большинство зерен в известняке - это фрагменты скелета морских организмов, таких как коралл или же фораминиферы. Эти организмы выделяют раковины из арагонит или же кальцит, и оставьте эти раковины, когда они умрут. Другой карбонат зерна, слагающие известняки, ооиды, пелоиды, и известняк (интракласты и экстракласты ).[1]

Известняк часто содержит переменное количество кремнезем в виде черт (халцедон, кремень, Джаспер и др.) или кремнистый фрагмент скелета (спикулы губки, диатомеи, радиолярии ),[2] и травертин (а осадок кальцита и арагонита). Вторичный кальцит может откладываться перенасыщенный метеорные воды (грунтовые воды который осаждает материал в пещерах). Это производит образования, Такие как сталагмиты и сталактиты. Другой формой кальцита является оолитовый известняк, который можно узнать по его зернистости (оолит). Другие известняки в основном состоят из перекристаллизованного известкового шлама и называются микрит.

Основным источником кальцита в известняке обычно является морские организмы. Некоторые из этих организмов могут создавать холмы из скал, известные как рифы, опираясь на прошлые поколения. Ниже 3000 метров давление воды и температурные условия вызывают нелинейное увеличение растворения кальцита, поэтому известняк обычно не образуется в более глубоких водах (см. лизоклин ). Известняки также могут образовываться в озерный[3] и эвапорит осадочные среды.[4][5]

Кальцит может быть растворенный или же осажденный грунтовыми водами, в зависимости от нескольких факторов, включая температуру воды, pH, и распался ион концентрации. Кальцит обладает необычной характеристикой, называемой ретроградная растворимость, в которой он становится менее растворимым в воде при повышении температуры.

Примеси (например, глина, песок, органические остатки, оксид железа и другие материалы) приведет к изменению цвета известняков, особенно с выдержанный поверхности.

Известняк может быть кристаллическим, обломочный, гранулированный или массивный, в зависимости от способа формирования. Кристаллы кальцита, кварц, доломит или же барит может выровнять небольшие полости в скале. Когда условия подходят для выпадения осадков, кальцит образует минеральные покрытия, которые цементируют существующие зерна породы вместе, или он может заполнять трещины.

Травертин представляет собой полосчатую компактную разновидность известняка, образованного вдоль ручьев, особенно там, где есть водопады и вокруг горячих или холодных источников. Карбонат кальция откладывается там, где при испарении воды остается раствор, перенасыщенный химическими составляющими кальцита. Туф, пористая или ячеистая разновидность травертина, встречается возле водопадов. Ракушечник представляет собой слабоуплотненный известняк, состоящий из частей коралл или же снаряды.

Во время региональных метаморфизм что происходит в процессе горообразования (орогенез ) известняк перекристаллизовывается в мрамор.

Известняк - это исходный материал из Моллизол почвенная группа.

Классификация

Смотрите также: Список видов известняка

Две основные классификационные схемы, Фолк и Данхэм, используются для определения типов карбонатные породы под общим названием известняк.

Ооиды из пляж на Джоултер-Кей, Багамы
Ооиды в известняке Формация Кармель (Средняя юра) юго-запада Юты.

Народная классификация

Основная статья: Карбонатная классификация Фолка

Роберт Л. Фолк разработал систему классификации, в которой основное внимание уделяется детальному составу зерен и промежуточного материала в карбонатные породы.[6] В зависимости от состава выделяют три основных компонента: аллохимы (зерна), матрицу (в основном микрит) и цемент (спарит). В народной системе имена состоят из двух частей; первая относится к зернам, а вторая - к цементу. Например, известняк, состоящий в основном из ооидов с кристаллической матрицей, можно назвать ооспаритом. Полезно иметь петрографический микроскоп при использовании схемы Folk, потому что легче определить компоненты, присутствующие в каждом образце.[7]

Классификация Данхэма

Основная статья: Классификация Данхэма

Роберт Дж. Данэм опубликовал свою систему для известняка в 1962 году. В ней основное внимание уделяется осадочной ткани карбонатных пород. Данхэм делит породы на четыре основные группы на основе относительных пропорций более крупных обломочных частиц, основываясь на таких критериях, как то, были ли зерна изначально во взаимном контакте и, следовательно, самонесущими, или ли скала характеризуется наличием строителей каркаса и водорослевые маты. В отличие от Фолк-схемы, Данхэм имеет дело с исходной пористостью породы. Схема Данэма более полезна для ручных образцов, потому что она основана на текстуре, а не на зернах в образце.[8]

Пересмотренная классификация была предложена Райтом (1992). Это добавляет к схеме классификации некоторые диагенетические закономерности.[9]

Формирование

Растворимость карбоната кальция (CaCO3) в значительной степени контролируется парциальным давлением углекислый газ (CO2) в воде. Это резюмируется в реакции:

CaCO3 + H2O + CO2 → Ca2+(водный) + 2 HCO3−

Повышение температуры или снижение давления приводят к снижению парциального давления CO.2 и осаждают CaCO3. Снижение солености также снижает растворимость CaCO.3, на несколько порядков для пресной воды по сравнению с морской.[10]

Приповерхностные воды океанов Земли перенасыщены CaCO3 более чем в шесть раз.[11] Провал CaCO3 выпадать в осадок из этих вод, вероятно, из-за вмешательства растворенных магний ионы с зарождение кристаллов кальцита, необходимый первый шаг в осаждении. Несмотря на то что ооиды может образовываться в результате чисто неорганических процессов, основная масса CaCO3 осадки в океанах являются результатом биологической активности.[12] Многое из этого происходит карбонатные платформы.

Известняковый пейзаж

Основная статья: Карстовая топография
Дубина Геркулеса, высокая известняковая скала в Польше (Замок Пескова Скала на заднем фоне)
В Самула сенот в Вальядолид, Юкатан, Мексика
Отражающее озеро в Лурейские пещеры северных Долина Шенандоа
В Белые скалы Дувра

Около 10% всех осадочных пород составляют известняки.[13][14]

Известняк частично растворим, особенно в кислоте, и поэтому образует множество эрозионных форм рельефа. К ним относятся известняковые тротуары, ямы для горшка, сеноты, пещеры и ущелья. Такие эрозионные ландшафты известны как карсты. Известняк меньше стойкий чем большинство огненный камни, но более устойчивые, чем большинство других осадочные породы. Поэтому он обычно ассоциируется с холмами и низменность, и встречается в регионах с другими осадочными породами, обычно глинами.

Карст топография и пещеры развиваются в известняковых породах из-за их растворимость в разбавленном кислый грунтовые воды. В растворимость известняка в воде и растворах слабых кислот приводит к карст пейзажи. В регионах, лежащих над известняковой коренной породой, как правило, меньше видимых надземных источников (пруды и ручьи), поскольку поверхностные воды легко стекают вниз. суставы в известняке. Во время осушения вода и органическая кислота из почвы медленно (в течение тысяч или миллионов лет) расширяют эти трещины, растворяя карбонат кальция и унося его с собой. решение. Наиболее пещера системы проходят через известняковые породы. Охлаждение грунтовых вод или смешивание разных грунтовых вод также создаст условия, подходящие для образования пещер.

Прибрежные известняки часто размываются организмами, которые проникают в породу различными способами. Этот процесс известен как биоэрозия. Это наиболее распространено в тропиках и известно повсюду. Окаменелости (см. Taylor and Wilson, 2003).

Полосы известняка выступают с поверхности Земли в виде впечатляющих скалистых обнажений и островов. Примеры включают Скала Гибралтара, то Burren в графстве Клэр, Ирландия; то Вердонское ущелье во Франции; Malham Cove в Северный Йоркшир и Остров Уайт,[15] Англия; то Грейт-Орм в Уэльсе; на Fårö возле шведского острова Готланд, то Ниагарский откос в Канаде / США, Нотч Пик в Юте Залив Халонг Национальный парк во Вьетнаме и холмы вокруг Река Лицзян и Гуйлинь город в Китае.

В Флорида-Кис, острова у южного побережья Флорида, состоят в основном из оолитовый известняк (нижние ключи) и карбонатные скелеты коралл рифы (Верхние Ключи), которые процветали в этом районе в межледниковые периоды, когда уровень моря был выше, чем в настоящее время.

Уникальные места обитания находятся на альварс, чрезвычайно ровные известняковые просторы с тонким слоем почвы. Самым большим подобным пространством в Европе является Стора Альварет на острове Эланд, Швеция. Другой район с большим количеством известняка - остров Готланд, Швеция. Огромные карьеры в северо-западной Европе, например, на горе Сент-Питер (Бельгия / Нидерланды), простираются более чем на сотню километров.

Самый большой в мире карьер известняка находится на Мичиганская известняковая и химическая компания в Роджерс-Сити, Мичиган.[16]

Использует

В Мегалитические храмы Мальты Такие как Чагар Ким построены полностью из известняка. Они являются одними из самых старых существующих отдельно стоящих построек.[17]

Известняк очень распространен в архитектуре, особенно в Европе и Северной Америке. Многие достопримечательности по всему миру, в том числе Великая пирамида и связанные с ним сложный в Гиза, Египет, были сделаны из известняка. Так много зданий в Кингстон, Онтарио, Канада была и продолжает строиться из этого города, получившего прозвище «Город известняка».[18] На острове Мальта, разновидность известняка, называемого известняком Globigerina, долгое время была единственным доступным строительным материалом, и до сих пор очень часто используется для строительства всех типов зданий и скульптур. Известняк легко доступен, и его относительно легко разрезать на блоки или вырезать более сложную резьбу.[17] Древние американские скульпторы ценили известняк, потому что он прост в обработке и хорош для обработки мелких деталей. Возвращаясь к позднему доклассическому периоду (200–100 гг. До н. Э.), Цивилизация майя (Древняя Мексика) создавала изысканные скульптуры из известняка благодаря этим превосходным свойствам резьбы. Майя украшали потолки своих священных зданий (известных как перемычки ) и покрыть стены резными панелями из известняка. На этих скульптурах были вырезаны политические и социальные истории, и это помогло передать послания короля его народу.[19] Известняк долговечен и хорошо выдерживает воздействие, что объясняет, почему многие известняковые руины сохранились. Однако он очень тяжелый (плотность 2.6[20]), что делает его непрактичным для высоких зданий и относительно дорогим строительным материалом.

В Великая пирамида в Гизе, один из Семь чудес древнего мира имел внешнюю крышку, полностью сделанную из известняка.
Райли Каунти Здание суда построено из известняка в Манхэттен, Канзас, СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ
Плита из известняка с негативной картой Моосбург в Баварии готовится к литография Распечатать.

Известняк был наиболее популярен в конце 19 - начале 20 веков. Вокзалы, банки и другие сооружения той эпохи обычно строились из известняка. На некоторых небоскребах он используется в качестве фасада, но только в виде тонких пластин для покрытия, а не массивных блоков. В Соединенных Штатах Индиана, особенно район Блумингтона, долгое время был источником высококачественного известняка, добываемого в карьерах. Известняк Индианы. Многие известные здания в Лондоне построены из Портлендский известняк. Дома построены в Одесса в Украина в 19 ​​веке были в основном построены из известняка, а обширные остатки рудников теперь образуют Одесские катакомбы.[21]

Известняк также был очень популярным строительным блоком в средние века в тех местах, где он происходил, поскольку он твердый, прочный и обычно встречается на легко доступных поверхностных обнажениях. Многие средневековые церкви и замки в Европе построены из известняка. Пивной камень был популярным видом известняка для средневековых зданий на юге Англии.

Известняк и (в меньшей степени) мрамор реагируют с кислотными растворами, делая кислотный дождь Существенная проблема с сохранением артефактов из этого камня. Многие известняковые статуи и поверхности зданий серьезно пострадали из-за кислотных дождей. Точно так же известняковый гравий использовался для защиты озер, уязвимых для кислотных дождей, действуя как буферизация pH агент. Кислотные чистящие средства также могут травить известняк, который следует очищать только нейтральным или мягким средством. щелочь очиститель на основе.

Другие варианты использования включают:

  • Это сырье для производства негашеная известь (оксид кальция), гашеная известь (гидроксид кальция), цемент и ступка.
  • Измельченный известняк используется в качестве кондиционера почвы для нейтрализации кислых почв (сельскохозяйственная известь ).
  • Измельчается для использования в качестве совокупность - прочная база для многих дорог, а также асфальтобетон.
  • Геологические образования известняка важны нефтяные резервуары;[22]
  • Как реагент в обессеривание дымовых газов, он реагирует с диоксид серы для контроля загрязнения воздуха.
  • Изготовление стекла в некоторых случаях используется известняк.[23]
  • Его добавляют в зубную пасту, бумагу, пластик, краску, плитку и другие материалы в качестве белого пигмента и дешевого наполнителя.
  • Он может подавлять взрывы метана в подземных угольных шахтах.[24]
  • Очищенный, он добавляется в хлеб и крупы как источник кальция.
  • Он пополняется уровнями кальция в кормах для домашнего скота, например, для домашней птицы (при измельчении).[25]
  • Его можно использовать для реминерализации и повышения щелочности очищенной воды для предотвращения коррозии труб и восстановления основных уровней питательных веществ.[26]
  • Используется в доменные печи, известняк связывается с кремнеземом и другими примесями, удаляя их из железа.

Охрана труда

Люди могут подвергнуться воздействию известняка на рабочем месте при вдыхании пыли и попадании в глаза.

Соединенные Штаты

В Управление по охране труда (OSHA) установил законный предел (допустимый предел воздействия ) для известняка на рабочем месте как 15 мг / м3 общая экспозиция и 5 мг / м3 респираторное воздействие в течение 8-часового рабочего дня. В Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) 10 мг / м3 общее воздействие и 5 мг / м3 респираторное воздействие в течение 8-часового рабочего дня.[27]

Граффити

Удаление граффити из выветрившегося известняка сложно, потому что это пористый и проницаемый материал. Поверхность хрупкая, поэтому обычные методы истирания могут привести к «серьезной потере поверхности». Поскольку это камень, чувствительный к кислоте, некоторые чистящие средства нельзя использовать из-за неблагоприятного воздействия.[28]

Разложение организмами

В цианобактерии Хиелла Балани может просверливать известняк; как может зеленая водоросль Eugamantia sacculata и грибок Ostracolaba Implexa.[29]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические. (2-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. С. 295–300. ISBN  0716724383.
  2. ^ Блатт и Трейси 1996 С. 301-302.
  3. ^ Русер, Патрисия; Franz, Sven O .; Литт, Томас (1 декабря 2016 г.). «Сохранение арагонита и кальцита в отложениях озера Изник, связанное с насыщением кислородом дна озера и глубиной водной толщи». Седиментология. 63 (7): 2253–2277. Дои:10.1111 / сед.12306. ISSN  1365-3091.
  4. ^ Trewin, N.H .; Дэвидсон, Р. Г. (1999). «Изменения уровня озера, седиментация и фауна в рыбном ложе на краю бассейна среднего девона». Журнал геологического общества. 156 (3): 535–548. Bibcode:1999JGSoc.156..535T. Дои:10.1144 / gsjgs.156.3.0535. S2CID  131241083.
  5. ^ «Термин эвапорит»'". Глоссарий по нефтяным месторождениям. Архивировано из оригинал 31 января 2012 г.. Получено 25 ноября 2011.
  6. ^ Классификация карбонатов: SEPM STRATA
  7. ^ Фолк, Р. Л. (1974). Петрология осадочных пород. Остин, Техас: Hemphill Publishing.
  8. ^ Данхэм, Р. Дж. (1962). «Классификация карбонатных пород по текстурам отложений». В Ham, W. E. (ed.). Классификация карбонатных пород. Мемуары Американской ассоциации геологов-нефтяников. 1. С. 108–121.
  9. ^ Райт, В. (1992). «Новая классификация известняков». Осадочная геология. 76 (3–4): 177–185. Bibcode:1992SedG ... 76..177Вт. Дои:10.1016/0037-0738(92)90082-3.
  10. ^ Боггс, Сэм (2006). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Prentice Hall. С. 174–176. ISBN  0131547283.
  11. ^ Морс, Джон В .; Маккензи, Ф. (1990). Геохимия осадочных карбонатов. Амстердам: Эльзевир. п. 217. ISBN  9780080869629.
  12. ^ Боггс 2006 С. 176-182.
  13. ^ "Кальцит". mine-engineer.com. В архиве из оригинала 3 марта 2008 г.. Получено 13 февраля 2008.
  14. ^ Известняк (минерал). Архивировано из оригинал 28 октября 2009 г.. Получено 13 февраля 2008.
  15. ^ "Остров Уайт, Минералы" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 2 ноября 2006 г.. Получено 8 октября 2006.
  16. ^ «Мичиганские маркеры». Michmarkers.com. Архивировано из оригинал 19 декабря 2007 г.. Получено 25 ноября 2011.
  17. ^ а б Кассар, Джоанн (2010). «Использование известняка в историческом контексте». У Смита, Бернарда Дж. (Ред.). Известняк в искусственной среде: современные вызовы для сохранения прошлого. Географическое общество Лондона. С. 13–23. ISBN  9781862392946. В архиве из оригинала 15 февраля 2017 г.
  18. ^ «Добро пожаловать в город известняка». В архиве из оригинала 20 февраля 2008 г.. Получено 13 февраля 2008.
  19. ^ Шеле, Линда; Миллер, Мэри Эллен. Кровь королей: династия и ритуал в искусстве майя. Художественный музей Кимбелла. п. 41.
  20. ^ П. В. Шарма (1997), Экологическая и инженерная геофизика, Cambridge University Press, стр. 17, Дои:10.1017 / CBO9781139171168, ISBN  9781139171168
  21. ^ «Одесские катакомбы». Путеводитель по Одессе. Получено 13 июн 2020.
  22. ^ Арчи, Г. (1952). «Классификация карбонатных пород-коллекторов и петрофизические соображения». Бюллетень AAPG. 36. Дои:10.1306 / 3D9343F7-16B1-11D7-8645000102C1865D.
  23. ^ Когель, Джессика Эльзея (2006). Промышленные полезные ископаемые и горные породы: сырьевые товары, рынки и использование. SME. ISBN  9780873352338. В архиве из оригинала 16 декабря 2017 года.
  24. ^ Man, C.K .; Тичуч, К.А. (2009). «Как известняковая каменная пыль предотвращает взрывы угольной пыли в угольных шахтах?» (PDF). Горное дело: 61. Получено 30 ноября 2020.
  25. ^ «Руководство по обеспечению кур-несушек достаточным количеством кальция». Птица одна. В архиве из оригинала от 3 апреля 2009 г.
  26. ^ «Питательные минералы в питьевой воде и возможные последствия для здоровья от потребления деминерализованной и реминерализованной питьевой воды с измененным содержанием минералов: консенсус совещания». Отчет Всемирной организации здравоохранения. В архиве из оригинала от 24 декабря 2007 г.
  27. ^ «Известняк». Карманный справочник NIOSH по химической опасности. CDC. В архиве из оригинала 20 ноября 2015 г.. Получено 19 ноября 2015.
  28. ^ Уивер, Мартин Э. (октябрь 1995 г.). «Удаление граффити из исторического масонства». Служба национальных парков. Получено 5 февраля 2019.
  29. ^ Эрлих, Генри Лутц; Ньюман, Дайан К. (2009). Геомикробиология (5-е изд.). С. 181–182. ISBN  9780849379079. В архиве из оригинала 10 мая 2016 г.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка