Как пишется известняк в химии

Limestone

Sedimentary rock
Limestone outcrop in the Torcal de Antequera nature reserve of Málaga, Spain
Composition
Calcium carbonate: inorganic crystalline calcite or organic calcareous material

Limestone (calcium carbonate CaCO₃) is a type of carbonate sedimentary rock which is the main source of the material lime. It is composed mostly of the minerals calcite and aragonite, which are different crystal forms of CaCO₃. Limestone forms when these minerals precipitate out of water containing dissolved calcium. This can take place through both biological and nonbiological processes, though biological processes, such as the accumulation of corals and shells in the sea, have likely been more important for the last 540 million years.^[1][2] Limestone often contains fossils which provide scientists with information on ancient environments and on the evolution of life.^[3]

About 20% to 25% of sedimentary rock is carbonate rock, and most of this is limestone.^[4][3] The remaining carbonate rock is mostly dolomite, a closely related rock, which contains a high percentage of the mineral dolomite, CaMg(CO₃)₂. Magnesian limestone is an obsolete and poorly-defined term used variously for dolomite, for limestone containing significant dolomite (dolomitic limestone), or for any other limestone containing a significant percentage of magnesium.^[5] Most limestone was formed in shallow marine environments, such as continental shelves or platforms, though smaller amounts were formed in many other environments. Much dolomite is secondary dolomite, formed by chemical alteration of limestone.^[6][7] Limestone is exposed over large regions of the Earth’s surface, and because limestone is slightly soluble in rainwater, these exposures often are eroded to become karst landscapes. Most cave systems are found in limestone bedrock.

Limestone has numerous uses: as a chemical feedstock for the production of lime used for cement (an essential component of concrete), as aggregate for the base of roads, as white pigment or filler in products such as toothpaste or paints, as a soil conditioner, and as a popular decorative addition to rock gardens. Limestone formations contain about 30% of the world’s petroleum reservoirs.^[3]

Description

Limestone is composed mostly of the minerals calcite and aragonite, which are different crystal forms of calcium carbonate (CaCO₃). Dolomite, CaMg(CO₃)₂, is an uncommon mineral in limestone, and siderite or other carbonate minerals are rare. However, the calcite in limestone often contains a few percent of magnesium. Calcite in limestone is divided into low-magnesium and high-magnesium calcite, with the dividing line placed at a composition of 4% magnesium. High-magnesium calcite retains the calcite mineral structure, which is distinct from dolomite. Aragonite does not usually contain significant magnesium.^[8] Most limestone is otherwise chemically fairly pure, with clastic sediments (mainly fine-grained quartz and clay minerals) making up less than 5%^[9] to 10%^[10] of the composition. Organic matter typically makes up around 0.2% of a limestone and rarely exceeds 1%.^[11]

Limestone often contains variable amounts of silica in the form of chert or siliceous skeletal fragments (such as sponge spicules, diatoms, or radiolarians).^[12] Fossils are also common in limestone.^[3]

Limestone is commonly white to gray in color. Limestone that is unusually rich in organic matter can be almost black in color, while traces of iron or manganese can give limestone an off-white to yellow to red color. The density of limestone depends on its porosity, which varies from 0.1% for the densest limestone to 40% for chalk. The density correspondingly ranges from 1.5 to 2.7 g/cm³. Although relatively soft, with a Mohs hardness of 2 to 4, dense limestone can have a crushing strength of up to 180 MPa.^[13] For comparison, concrete typically has a crushing strength of about 40 MPa.^[14]

Although limestones show little variability in mineral composition, they show great diversity in texture.^[15] However, most limestone consists of sand-sized grains in a carbonate mud matrix. Because limestones are often of biological origin and are usually composed of sediment that is deposited close to where it formed, classification of limestone is usually based on its grain type and mud content.^[9]

Grains

Most grains in limestone are skeletal fragments of marine organisms such as coral or foraminifera.^[16] These organisms secrete structures made of aragonite or calcite, and leave these structures behind when they die. Other carbonate grains composing limestones are ooids, peloids, and limeclasts (intraclasts and extraclasts).^[17]

Skeletal grains have a composition reflecting the organisms that produced them and the environment in which they were produced.^[18] Low-magnesium calcite skeletal grains are typical of articulate brachiopods, planktonic (free-floating) foraminifera, and coccoliths. High-magnesium calcite skeletal grains are typical of benthic (bottom-dwelling) foraminifera, echinoderms, and coralline algae. Aragonite skeletal grains are typical of molluscs, calcareous green algae, stromatoporoids, corals, and tube worms. The skeletal grains also reflect specific geological periods and environments. For example, coral grains are more common in high-energy environments (characterized by strong currents and turbulence) while bryozoan grains are more common in low-energy environments (characterized by quiet water).^[19]

Ooids (sometimes called ooliths) are sand-sized grains (less than 2mm in diameter) consisting of one or more layers of calcite or aragonite around a central quartz grain or carbonate mineral fragment. These likely form by direct precipitation of calcium carbonate onto the ooid. Pisoliths are similar to ooids, but they are larger than 2 mm in diameter and tend to be more irregular in shape. Limestone composed mostly of ooids is called an oolite or sometimes an oolitic limestone. Ooids form in high-energy environments, such as the Bahama platform, and oolites typically show crossbedding and other features associated with deposition in strong currents.^[20][21]

Oncoliths resemble ooids but show a radial rather than layered internal structure, indicating that they were formed by algae in a normal marine environment.^[20]

Peloids are structureless grains of microcrystalline carbonate likely produced by a variety of processes.^[22] Many are thought to be fecal pellets produced by marine organisms. Others may be produced by endolithic (boring) algae^[23] or other microorganisms^[24] or through breakdown of mollusc shells.^[25] They are difficult to see in a limestone sample except in thin section and are less common in ancient limestones, possibly because compaction of carbonate sediments disrupts them.^[23]

Limeclasts are fragments of existing limestone or partially lithified carbonate sediments. Intraclasts are limeclasts that originate close to where they are deposited in limestone, while extraclasts come from outside the depositional area. Intraclasts include grapestone, which is clusters of peloids cemented together by organic material or mineral cement. Extraclasts are uncommon, are usually accompanied by other clastic sediments, and indicate deposition in a tectonically active area or as part of a turbidity current.^[26]

Mud

The grains of most limestones are embedded in a matrix of carbonate mud. This is typically the largest fraction of an ancient carbonate rock.^[23] Mud consisting of individual crystals less than 5 microns in length is described as micrite.^[27] In fresh carbonate mud, micrite is mostly small aragonite needles, which may precipitate directly from seawater,^[28] be secreted by algae,^[29] or be produced by abrasion of carbonate grains in a high-energy environment.^[30] This is converted to calcite within a few million years of deposition. Further recrystallization of micrite produces microspar, with grains from 5 to 15 microns in diameter.^[28]

Limestone often contains larger crystals of calcite, ranging in size from 0.02 to 0.1 mm, that are described as sparry calcite or sparite. Sparite is distinguished from micrite by a grain size of over 20 microns and because sparite stands out under a hand lens or in thin section as white or transparent crystals. Sparite is distinguished from carbonate grains by its lack of internal structure and its characteristic crystal shapes. ^[31]

Geologists are careful to distinguish between sparite deposited as cement and sparite formed by recrystallization of micrite or carbonate grains. Sparite cement was likely deposited in pore space between grains, suggesting a high-energy depositional environment that removed carbonate mud. Recrystallized sparite is not diagnostic of depositional environment.^[31]

Other characteristics

Limestone outcrops are recognized in the field by their softness (calcite and aragonite both have a Mohs hardness of less than 4, well below common silicate minerals) and because limestone bubbles vigorously when a drop of dilute hydrochloric acid is dropped on it. Dolomite is also soft but reacts only feebly with dilute hydrochloric acid, and it usually weathers to a characteristic dull yellow-brown color due to the presence of ferrous iron. This is released and oxidized as the dolomite weathers.^[9] Impurities (such as clay, sand, organic remains, iron oxide, and other materials) will cause limestones to exhibit different colors, especially with weathered surfaces.

The makeup of a carbonate rock outcrop can be estimated in the field by etching the surface with dilute hydrochloric acid. This etches away the calcite and aragonite, leaving behind any silica or dolomite grains. The latter can be identified by their rhombohedral shape.^[9]

Crystals of calcite, quartz, dolomite or barite may line small cavities (vugs) in the rock. Vugs are a form of secondary porosity, formed in existing limestone by a change in environment that increases the solubility of calcite.^[32]

Dense, massive limestone is sometimes described as «marble». For example, the famous Portoro «marble» of Italy is actually a dense black limestone.^[33] True marble is produced by recrystallization of limestone during regional metamorphism that accompanies the mountain building process (orogeny). It is distinguished from dense limestone by its coarse crystalline texture and the formation of distinctive minerals from the silica and clay present in the original limestone.^[34]

Classification

Two major classification schemes, the Folk and Dunham, are used for identifying the types of carbonate rocks collectively known as limestone.

Folk classification

Robert L. Folk developed a classification system that places primary emphasis on the detailed composition of grains and interstitial material in carbonate rocks.^[35] Based on composition, there are three main components: allochems (grains), matrix (mostly micrite), and cement (sparite). The Folk system uses two-part names; the first refers to the grains and the second to the cement. For example, a limestone consisting mainly of ooids, with a crystalline matrix, would be termed an oosparite. It is helpful to have a petrographic microscope when using the Folk scheme, because it is easier to determine the components present in each sample.^[36]

Dunham classification

Robert J. Dunham published his system for limestone in 1962. It focuses on the depositional fabric of carbonate rocks. Dunham divides the rocks into four main groups based on relative proportions of coarser clastic particles, based on criteria such as whether the grains were originally in mutual contact, and therefore self-supporting, or whether the rock is characterized by the presence of frame builders and algal mats. Unlike the Folk scheme, Dunham deals with the original porosity of the rock. The Dunham scheme is more useful for hand samples because it is based on texture, not the grains in the sample.^[37]

A revised classification was proposed by Wright (1992). It adds some diagenetic patterns to the classification scheme.^[38]

Other descriptive terms

Travertine is a term applied to calcium carbonate deposits formed in freshwater environments, particularly hot springs. Such deposits are typically massive, dense, and banded. When the deposits are highly porous, so that they have a spongelike texture, they are typically described as tufa. Secondary calcite deposited by supersaturated meteoric waters (groundwater) in caves is also sometimes described as travertine. This produces speleothems, such as stalagmites and stalactites.^[39]

Coquina is a poorly consolidated limestone composed of abraded pieces of coral, shells, or other fossil debris. When better consolidated, it is described as coquinite.^[40]

Chalk is a soft, earthy, fine-textured limestone composed of the tests of planktonic microorganisms such as foraminifera, while
marl is an earthy mixture of carbonates and silicate sediments.^[40]

Formation

Limestone forms when calcite or aragonite precipitate out of water containing dissolved calcium, which can take place through both biological and nonbiological processes.^[41] The solubility of calcium carbonate (CaCO₃) is controlled largely by the amount of dissolved carbon dioxide (CO₂) in the water. This is summarized in the reaction:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca²⁺ + 2HCO−3

Increases in temperature or decreases in pressure tend to reduce the amount of dissolved CO₂ and precipitate CaCO₃. Reduction in salinity also reduces the solubility of CaCO₃, by several orders of magnitude for fresh water versus seawater.
^[42]

Near-surface water of the earth’s oceans are oversaturated with CaCO₃ by a factor of more than six.^[43] The failure of CaCO₃ to rapidly precipitate out of these waters is likely due to interference by dissolved magnesium ions with nucleation of calcite crystals, the necessary first step in precipitation. Precipitation of aragonite may be suppressed by the presence of naturally occurring organic phosphates in the water. Although ooids likely form through purely inorganic processes, the bulk of CaCO₃ precipitation in the oceans is the result of biological activity.^[44] Much of this takes place on carbonate platforms.

The origin of carbonate mud,^[30] and the processes by which it is converted to micrite,^[45] continue to be a subject of research. Modern carbonate mud is composed mostly of aragonite needles around 5 microns in length. Needles of this shape and composition are produced by calcareous algae such as Penicillus, making this a plausible source of mud.^[46] Another possibility is direct precipitation from the water. A phenomenon known as whitings occurs in shallow waters, in which white streaks containing dispersed micrite appear on the surface of the water. It is uncertain whether this is freshly precipitated aragonite or simply material stirred up from the bottom, but there is some evidence that whitings are caused by biological precipitation of aragonite as part of a bloom of cyanobacteria or microalgae.^[47] However, stable isotope ratios in modern carbonate mud appear to be inconsistent with either of these mechanisms, and abrasion of carbonate grains in high-energy environments has been put forward as a third possibility.^[30]

Formation of limestone has likely been dominated by biological processes throughout the Phanerozoic, the last 540 million years of the Earth’s history. Limestone may have been deposited by microorganisms in the Precambrian, prior to 540 million years ago, but inorganic processes were probably more important and likely took place in an ocean more highly oversaturated in calcium carbonate than the modern ocean.^[48]

Diagenesis

Diagenesis is the process in which sediments are compacted and turned into solid rock. During diagenesis of carbonate sediments, significant chemical and textural changes take place. For example, aragonite is converted to low-magnesium calcite. Diagenesis is the likely origin of pisoliths, concentrically layered particles ranging from 1 to 10 millimeters (0.039 to 0.394 in) in diameter found in some limestones. Pisoliths superficially resemble ooids but have no nucleus of foreign matter, fit together tightly, and show other signs that they formed after the original deposition of the sediments.^[49]

Silicification occurs early in diagenesis, at low pH and temperature, and contributes to fossil preservation.^[50] Silicification takes place through the reaction:^[50]

CaCO₃ + H₂O + CO₂ + H₄SiO₄ → SiO₂ + Ca²⁺ + 2HCO−3 + 2 H₂O

Fossils are often preserved in exquisite detail as chert.^[50][51]

Cementing takes place rapidly in carbonate sediments, typically within less than a million years of deposition. Some cementing occurs while the sediments are still under water, forming hardgrounds. Cementing accelerates after the retreat of the sea from the depositional environment, as rainwater infiltrates the sediment beds, often within just a few thousand years. As rainwater mixes with groundwater, aragonite and high-magnesium calcite are converted to low-calcium calcite. Cementing of thick carbonate deposits by rainwater may commence even before the retreat of the sea, as rainwater can infiltrate over 100 kilometers (60 mi) into sediments beneath the continental shelf.^[52]

As carbonate sediments are increasingly deeply buried under younger sediments, chemical and mechanical compaction of the sediments increases. Chemical compaction takes place by pressure solution of the sediments. This process dissolves minerals from points of contact between grains and redeposits it in pore space, reducing the porosity of the limestone from an initial high value of 40% to 80% to less than 10%.^[53] Pressure solution produces distinctive stylolites, irregular surfaces within the limestone at which silica-rich sediments accumulate. These may reflect dissolution and loss of a considerable fraction of the limestone bed. At depths greater than 1 kilometer (0.62 mi), burial cementation completes the lithification process. Burial cementation does not produce stylolites.^[54]

When overlying beds are eroded, bringing limestone closer to the surface, the final stage of diagenesis takes place. This produces secondary porosity as some of the cement is dissolved by rainwater infiltrating the beds. This may include the formation of vugs, which are crystal-lined cavities within the limestone.^[54]

Diagenesis may include conversion of limestone to dolomite by magnesium-rich fluids. There is considerable evidence of replacement of limestone by dolomite, including sharp replacement boundaries that cut across bedding.^[55] The process of dolomitization remains an area of active research,^[56] but possible mechanisms include exposure to concentrated brines in hot environments (evaporative reflux) or exposure to diluted seawater in delta or estuary environments (Dorag dolomitization).^[57] However, Dorag dolomitization has fallen into disfavor as a mechanism for dolomitization,^[58] with one 2004 review paper describing it bluntly as «a myth».^[56] Ordinary seawater is capable of converting calcite to dolomite, if the seawater is regularly flushed through the rock, as by the ebb and flow of tides (tidal pumping).^[55] Once dolomitization begins, it proceeds rapidly, so that there is very little carbonate rock containing mixed calcite and dolomite. Carbonate rock tends to be either almost all calcite/aragonite or almost all dolomite.^[57]

Occurrence

About 20% to 25% of sedimentary rock is carbonate rock,^[3] and most of this is limestone.^[17][3] Limestone is found in sedimentary sequences as old as 2.7 billion years.^[59] However, the compositions of carbonate rocks show an uneven distribution in time in the geologic record. About 95% of modern carbonates are composed of high-magnesium calcite and aragonite.^[60] The aragonite needles in carbonate mud are converted to low-magnesium calcite within a few million years, as this is the most stable form of calcium carbonate.^[28] Ancient carbonate formations of the Precambrian and Paleozoic contain abundant dolomite, but limestone dominates the carbonate beds of the Mesozoic and Cenozoic. Modern dolomite is quite rare. There is evidence that, while the modern ocean favors precipitation of aragonite, the oceans of the Paleozoic and middle to late Cenozoic favored precipitation of calcite. This may indicate a lower Mg/Ca ratio in the ocean water of those times.^[61] This magnesium depletion may be a consequence of more rapid sea floor spreading, which removes magnesium from ocean water. The modern ocean and the ocean of the Mesozoic have been described as «aragonite seas».^[62]

Most limestone was formed in shallow marine environments, such as continental shelves or platforms. Such environments form only about 5% of the ocean basins, but limestone is rarely preserved in continental slope and deep sea environments. The best environments for deposition are warm waters, which have both a high organic productivity and increased saturation of calcium carbonate due to lower concentrations of dissolved carbon dioxide. Modern limestone deposits are almost always in areas with very little silica-rich sedimentation, reflected in the relative purity of most limestones. Reef organisms are destroyed by muddy, brackish river water, and carbonate grains are ground down by much harder silicate grains.^[63] Unlike clastic sedimentary rock, limestone is produced almost entirely from sediments originating at or near the place of deposition.^[64]

Limestone formations tend to show abrupt changes in thickness. Large moundlike features in a limestone formation are interpreted as ancient reefs, which when they appear in the geologic record are called bioherms. Many are rich in fossils, but most lack any connected organic framework like that seen in modern reefs. The fossil remains are present as separate fragments embedded in ample mud matrix. Much of the sedimentation shows indications of occurring in the intertidal or supratidal zones, suggesting sediments rapidly fill available accommodation space in the shelf or platform.^[65] Deposition is also favored on the seaward margin of shelves and platforms, where there is upwelling deep ocean water rich in nutrients that increase organic productivity. Reefs are common here, but when lacking, ooid shoals are found instead. Finer sediments are deposited close to shore.^[66]

The lack of deep sea limestones is due in part to rapid subduction of oceanic crust, but is more a result of dissolution of calcium carbonate at depth. The solubility of calcium carbonate increases with pressure and even more with higher concentrations of carbon dioxide, which is produced by decaying organic matter settling into the deep ocean that is not removed by photosynthesis in the dark depths. As a result, there is a fairly sharp transition from water saturated with calcium carbonate to water unsaturated with calcium carbonate, the lysocline, which occurs at the calcite compensation depth of 4,000 to 7,000 meters (13,000 to 23,000 ft). Below this depth, foraminifera tests and other skeletal particles rapidly dissolve, and the sediments of the ocean floor abruptly transition from carbonate ooze rich in foraminifera and coccolith remains (Globigerina ooze) to silicic mud lacking carbonates.^[67]

In rare cases, turbidites or other silica-rich sediments bury and preserve benthic (deep ocean) carbonate deposits. Ancient benthic limestones are microcrystalline and are identified by their tectonic setting. Fossils typically are foraminifera and coccoliths. No pre-Jurassic benthic limestones are known, probably because carbonate-shelled plankton had not yet evolved.^[68]

Limestones also form in freshwater environments.^[69] These limestones are not unlike marine limestone, but have a lower diversity of organisms and a greater fraction of silica and clay minerals characteristic of marls. The Green River Formation is an example of a prominent freshwater sedimentary formation containing numerous limestone beds.^[70] Freshwater limestone is typically micritic. Fossils of charophyte (stonewort), a form of freshwater green algae, are characteristic of these environments, where the charophytes produce and trap carbonates.^[71]

Limestones may also form in evaporite depositional environments.^[72][73] Calcite is one of the first minerals to precipitate in marine evaporites.^[74]

Limestone and living organisms

Most limestone is formed by the activities of living organisms near reefs, but the organisms responsible for reef formation have changed over geologic time. For example, stromatolites are mound-shaped structures in ancient limestones, interpreted as colonies of cyanobacteria that accumulated carbonate sediments, but stromatolites are rare in younger limestones.^[75] Organisms precipitate limestone both directly as part of their skeletons, and indirectly by removing carbon dioxide from the water by photosynthesis and thereby decreasing the solubility of calcium carbonate.^[71]

Limestone shows the same range of sedimentary structures found in other sedimentary rocks. However, finer structures, such as lamination, are often destroyed by the burrowing activities of organisms (bioturbation). Fine lamination is characteristic of limestone formed in playa lakes, which lack the burrowing organisms.^[76] Limestones also show distinctive features such as geopetal structures, which form when curved shells settle to the bottom with the concave face downwards. This traps a void space that can later be filled by sparite. Geologists use geopetal structures to determine which direction was up at the time of deposition, which is not always obvious with highly deformed limestone formations.^[77]

The cyanobacterium Hyella balani can bore through limestone; as can the green alga Eugamantia sacculata and the fungus Ostracolaba implexa.^[78]

Micritic mud mounds

Micricitic mud mounds are subcircular domes of micritic calcite that lacks internal structure. Modern examples are up to several hundred meters thick and a kilometer across, and have steep slopes (with slope angles of around 50 degrees). They may be composed of peloids swept together by currents and stabilized by Thallasia grass or mangroves. Bryozoa may also contribute to mound formation by helping to trap sediments.^[79]

Mud mounds are found throughout the geologic record, and prior to the early Ordovician, they were the dominant reef type in both deep and shallow water. These mud mounds likely are microbial in origin. Following the appearance of frame-building reef organisms, mud mounds were restricted mainly to deeper water.^[80]

Organic reefs

Organic reefs form at low latitudes in shallow water, not more than a few meters deep. They are complex, diverse structures found throughout the fossil record. The frame-building organisms responsible for organic reef formation are characteristic of different geologic time periods: Archaeocyathids appeared in the early Cambrian; these gave way to sponges by the late Cambrian; later successions included stromatoporoids, corals, algae, bryozoa, and rudists (a form of bivalve mollusc).^[81][82][83] The extent of organic reefs has varied over geologic time, and they were likely most extensive in the middle Devonian, when they covered an area estimated at 5,000,000 square kilometers (1,900,000 sq mi). This is roughly ten times the extent of modern reefs. The Devonian reefs were constructed largely by stromatoporoids and tabulate corals, which were devastated by the late Devonian extinction.^[84]

Organic reefs typically have a complex internal structure. Whole body fossils are usually abundant, but ooids and interclasts are rare within the reef. The core of a reef is typically massive and unbedded, and is surrounded by a talus that is greater in volume than the core. The talus contains abundant intraclasts and is usually either floatstone, with 10% or more of grains over 2mm in size embedded in abundant matrix, or rudstone, which is mostly large grains with sparse matrix. The talus grades to planktonic fine-grained carbonate mud, then noncarbonate mud away from the reef.^[81]

Limestone landscape

Limestone is partially soluble, especially in acid, and therefore forms many erosional landforms. These include limestone pavements, pot holes, cenotes, caves and gorges. Such erosion landscapes are known as karsts. Limestone is less resistant to erosion than most igneous rocks, but more resistant than most other sedimentary rocks. It is therefore usually associated with hills and downland, and occurs in regions with other sedimentary rocks, typically clays.^[85][86]

Karst regions overlying limestone bedrock tend to have fewer visible above-ground sources (ponds and streams), as surface water easily drains downward through joints in the limestone. While draining, water and organic acid from the soil slowly (over thousands or millions of years) enlarges these cracks, dissolving the calcium carbonate and carrying it away in solution. Most cave systems are through limestone bedrock. Cooling groundwater or mixing of different groundwaters will also create conditions suitable for cave formation.^[85]

Coastal limestones are often eroded by organisms which bore into the rock by various means. This process is known as bioerosion. It is most common in the tropics, and it is known throughout the fossil record.^[87]

Bands of limestone emerge from the Earth’s surface in often spectacular rocky outcrops and islands. Examples include the Rock of Gibraltar,^[88] the Burren in County Clare, Ireland;^[89] Malham Cove in North Yorkshire and the Isle of Wight,^[90] England; the Great Orme in Wales;^[91] on Fårö near the Swedish island of Gotland,^[92] the Niagara Escarpment in Canada/United States;^[93] Notch Peak in Utah;^[94] the Ha Long Bay National Park in Vietnam;^[95] and the hills around the Lijiang River and Guilin city in China.^[96]

The Florida Keys, islands off the south coast of Florida, are composed mainly of oolitic limestone (the Lower Keys) and the carbonate skeletons of coral reefs (the Upper Keys), which thrived in the area during interglacial periods when sea level was higher than at present.^[97]

Unique habitats are found on alvars, extremely level expanses of limestone with thin soil mantles. The largest such expanse in Europe is the Stora Alvaret on the island of Öland, Sweden.^[98] Another area with large quantities of limestone is the island of Gotland, Sweden.^[99] Huge quarries in northwestern Europe, such as those of Mount Saint Peter (Belgium/Netherlands), extend for more than a hundred kilometers.^[100]

Uses

Limestone is a raw material that is used globally in a variety of different ways including construction, agriculture and as industrial materials.^[102] Limestone is very common in architecture, especially in Europe and North America. Many landmarks across the world, including the Great Pyramid and its associated complex in Giza, Egypt, were made of limestone. So many buildings in Kingston, Ontario, Canada were, and continue to be, constructed from it that it is nicknamed the ‘Limestone City’.^[103] Limestone, metamorphosed by heat and pressure produces marble, which has been used for many statues, buildings and stone tabletops.^[104] On the island of Malta, a variety of limestone called Globigerina limestone was, for a long time, the only building material available, and is still very frequently used on all types of buildings and sculptures.^[105]

Limestone can be processed into many various forms such as brick, cement, powdered/crushed, or as a filler.^[102] Limestone is readily available and relatively easy to cut into blocks or more elaborate carving.^[101] Ancient American sculptors valued limestone because it was easy to work and good for fine detail. Going back to the Late Preclassic period (by 200–100 BCE), the Maya civilization (Ancient Mexico) created refined sculpture using limestone because of these excellent carving properties. The Maya would decorate the ceilings of their sacred buildings (known as lintels) and cover the walls with carved limestone panels. Carved on these sculptures were political and social stories, and this helped communicate messages of the king to his people.^[106] Limestone is long-lasting and stands up well to exposure, which explains why many limestone ruins survive. However, it is very heavy (density 2.6^[107]), making it impractical for tall buildings, and relatively expensive as a building material.

Limestone was most popular in the late 19th and early 20th centuries. Railway stations, banks and other structures from that era were made of limestone in some areas. It is used as a facade on some skyscrapers, but only in thin plates for covering, rather than solid blocks. In the United States, Indiana, most notably the Bloomington area, has long been a source of high-quality quarried limestone, called Indiana limestone. Many famous buildings in London are built from Portland limestone. Houses built in Odessa in Ukraine in the 19th century were mostly constructed from limestone and the extensive remains of the mines now form the Odessa Catacombs.^[108]

Limestone was also a very popular building block in the Middle Ages in the areas where it occurred, since it is hard, durable, and commonly occurs in easily accessible surface exposures. Many medieval churches and castles in Europe are made of limestone. Beer stone was a popular kind of limestone for medieval buildings in southern England.^[109]

• 

  Cutting limestone blocks at a quarry in Gozo, Malta

• 

  Limestone as building material

• 

  Limestone is used worldwide as building material.

Limestone is the raw material for production of lime, primarily known for treating soils, purifying water and smelting copper. Lime is an important ingredient used in chemical industries.^[110] Limestone and (to a lesser extent) marble are reactive to acid solutions, making acid rain a significant problem to the preservation of artifacts made from this stone. Many limestone statues and building surfaces have suffered severe damage due to acid rain.^[111][112] Likewise limestone gravel has been used to protect lakes vulnerable to acid rain, acting as a pH buffering agent.^[113] Acid-based cleaning chemicals can also etch limestone, which should only be cleaned with a neutral or mild alkali-based cleaner.^[114]

Other uses include:

• It is the raw material for the manufacture of quicklime (calcium oxide), slaked lime (calcium hydroxide), cement and mortar.^[59]
• Pulverized limestone is used as a soil conditioner to neutralize acidic soils (agricultural lime).^[115]
• Is crushed for use as aggregate—the solid base for many roads as well as in asphalt concrete.^[59]
• As a reagent in flue-gas desulfurization, where it reacts with sulfur dioxide for air pollution control.^[116]
• In glass making, particularly in the manufacture of soda–lime glass.^[117]
• As an additive toothpaste, paper, plastics, paint, tiles, and other materials as both white pigment and a cheap filler.^[118]
• As rock dust, to suppress methane explosions in underground coal mines.^[119]
• Purified, it is added to bread and cereals as a source of calcium.^[120]
• As a calcium supplement in livestock feed, such as for poultry (when ground up).^[121]
• For remineralizing and increasing the alkalinity of purified water to prevent pipe corrosion and to restore essential nutrient levels.^[122]
• In blast furnaces, limestone binds with silica and other impurities to remove them from the iron.^[123]
• It can aid in the removal of toxic components created from coal burning plants and layers of polluted molten metals.^[124]

Many limestone formations are porous and permeable, which makes them important petroleum reservoirs.^[125] About 20% of North American hydrocarbon reserves are found in carbonate rock. Carbonate reservoirs are very common in the petroleum-rich Middle East,^[59] and carbonate reservoirs hold about a third of all petroleum reserves worldwide.^[126] Limestone formations are also common sources of metal ores, because their porosity and permeability, together with their chemical activity, promotes ore deposition in the limestone. The lead-zinc deposits of Missouri and the Northwest Territories are examples of ore deposits hosted in limestone.^[59]

Scarcity

Limestone is a major industrial raw material that is in constant demand. This raw material has been essential in the iron and steel industry since the nineteenth century.^[127] Companies have never had a shortage of limestone; however, it has become a concern as the demand continues to increase^[128] and it remains in high demand today.^[129] The major potential threats to supply in the nineteenth century were regional availability and accessibility.^[127] The two main accessibility issues were transportation and property rights. Other problems were high capital costs on plants and facilities due to environmental regulations and the requirement of zoning and mining permits.^[104] These two dominant factors led to the adaptation and selection of other materials that were created and formed to design alternatives for limestone that suited economic demands.^[127]

Limestone was classified as a critical raw material, and with the potential risk of shortages, it drove industries to find new alternative materials and technological systems. This allowed limestone to no longer be classified as critical as replacement substances increased in production; minette ore is a common substitute, for example.^[127]

Occupational safety and health

NFPA 704 fire diamond
[130] 1 0 0 Limestone

Powdered limestone as a food additive is generally recognized as safe^[131] and limestone is not regarded as a hazardous material. However, limestone dust can be a mild respiratory and skin irritant, and dust that gets into the eyes can cause corneal abrasions. Because limestone contains small amounts of silica, inhalation of limestone dust could potentially lead to silicosis or cancer.^[130]

United States

The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has set the legal limit (permissible exposure limit) for limestone exposure in the workplace as 15 mg/m³ total exposure and 5 mg/m³ respiratory exposure over an 8-hour workday. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has set a recommended exposure limit (REL) of 10 mg/m³ total exposure and 5 mg/m³ respiratory exposure over an 8-hour workday.^[132]

Graffiti

Removing graffiti from weathered limestone is difficult because it is a porous and permeable material. The surface is fragile so usual abrasion methods run the risk of severe surface loss. Because it is an acid-sensitive stone some cleaning agents cannot be used due to adverse effects.^[133]

Gallery

• 

• 

  Fossils in limestone from the northern Black Sea region

• 

  Limestone distribution in Ohio, from «Geography of Ohio,» 1923

• 

  Chalk is a variety of limestone. It is a softer, and more powdery material.

See also

• Coral sand
• In Praise of Limestone – Poem by W. H. Auden
• Kurkar – Regional name for an aeolian quartz calcrete on the Levantine coast
• Limepit – Old method of calcining limestone
• Sandstone – Type of sedimentary rock
• Agricultural lime
• Liming (soil)

References

Further reading

Limestone

Sedimentary rock
Limestone outcrop in the Torcal de Antequera nature reserve of Málaga, Spain
Composition
Calcium carbonate: inorganic crystalline calcite or organic calcareous material

Limestone (calcium carbonate CaCO₃) is a type of carbonate sedimentary rock which is the main source of the material lime. It is composed mostly of the minerals calcite and aragonite, which are different crystal forms of CaCO₃. Limestone forms when these minerals precipitate out of water containing dissolved calcium. This can take place through both biological and nonbiological processes, though biological processes, such as the accumulation of corals and shells in the sea, have likely been more important for the last 540 million years.^[1][2] Limestone often contains fossils which provide scientists with information on ancient environments and on the evolution of life.^[3]

About 20% to 25% of sedimentary rock is carbonate rock, and most of this is limestone.^[4][3] The remaining carbonate rock is mostly dolomite, a closely related rock, which contains a high percentage of the mineral dolomite, CaMg(CO₃)₂. Magnesian limestone is an obsolete and poorly-defined term used variously for dolomite, for limestone containing significant dolomite (dolomitic limestone), or for any other limestone containing a significant percentage of magnesium.^[5] Most limestone was formed in shallow marine environments, such as continental shelves or platforms, though smaller amounts were formed in many other environments. Much dolomite is secondary dolomite, formed by chemical alteration of limestone.^[6][7] Limestone is exposed over large regions of the Earth’s surface, and because limestone is slightly soluble in rainwater, these exposures often are eroded to become karst landscapes. Most cave systems are found in limestone bedrock.

Limestone has numerous uses: as a chemical feedstock for the production of lime used for cement (an essential component of concrete), as aggregate for the base of roads, as white pigment or filler in products such as toothpaste or paints, as a soil conditioner, and as a popular decorative addition to rock gardens. Limestone formations contain about 30% of the world’s petroleum reservoirs.^[3]

Description

Limestone is composed mostly of the minerals calcite and aragonite, which are different crystal forms of calcium carbonate (CaCO₃). Dolomite, CaMg(CO₃)₂, is an uncommon mineral in limestone, and siderite or other carbonate minerals are rare. However, the calcite in limestone often contains a few percent of magnesium. Calcite in limestone is divided into low-magnesium and high-magnesium calcite, with the dividing line placed at a composition of 4% magnesium. High-magnesium calcite retains the calcite mineral structure, which is distinct from dolomite. Aragonite does not usually contain significant magnesium.^[8] Most limestone is otherwise chemically fairly pure, with clastic sediments (mainly fine-grained quartz and clay minerals) making up less than 5%^[9] to 10%^[10] of the composition. Organic matter typically makes up around 0.2% of a limestone and rarely exceeds 1%.^[11]

Limestone often contains variable amounts of silica in the form of chert or siliceous skeletal fragments (such as sponge spicules, diatoms, or radiolarians).^[12] Fossils are also common in limestone.^[3]

Limestone is commonly white to gray in color. Limestone that is unusually rich in organic matter can be almost black in color, while traces of iron or manganese can give limestone an off-white to yellow to red color. The density of limestone depends on its porosity, which varies from 0.1% for the densest limestone to 40% for chalk. The density correspondingly ranges from 1.5 to 2.7 g/cm³. Although relatively soft, with a Mohs hardness of 2 to 4, dense limestone can have a crushing strength of up to 180 MPa.^[13] For comparison, concrete typically has a crushing strength of about 40 MPa.^[14]

Although limestones show little variability in mineral composition, they show great diversity in texture.^[15] However, most limestone consists of sand-sized grains in a carbonate mud matrix. Because limestones are often of biological origin and are usually composed of sediment that is deposited close to where it formed, classification of limestone is usually based on its grain type and mud content.^[9]

Grains

Most grains in limestone are skeletal fragments of marine organisms such as coral or foraminifera.^[16] These organisms secrete structures made of aragonite or calcite, and leave these structures behind when they die. Other carbonate grains composing limestones are ooids, peloids, and limeclasts (intraclasts and extraclasts).^[17]

Skeletal grains have a composition reflecting the organisms that produced them and the environment in which they were produced.^[18] Low-magnesium calcite skeletal grains are typical of articulate brachiopods, planktonic (free-floating) foraminifera, and coccoliths. High-magnesium calcite skeletal grains are typical of benthic (bottom-dwelling) foraminifera, echinoderms, and coralline algae. Aragonite skeletal grains are typical of molluscs, calcareous green algae, stromatoporoids, corals, and tube worms. The skeletal grains also reflect specific geological periods and environments. For example, coral grains are more common in high-energy environments (characterized by strong currents and turbulence) while bryozoan grains are more common in low-energy environments (characterized by quiet water).^[19]

Ooids (sometimes called ooliths) are sand-sized grains (less than 2mm in diameter) consisting of one or more layers of calcite or aragonite around a central quartz grain or carbonate mineral fragment. These likely form by direct precipitation of calcium carbonate onto the ooid. Pisoliths are similar to ooids, but they are larger than 2 mm in diameter and tend to be more irregular in shape. Limestone composed mostly of ooids is called an oolite or sometimes an oolitic limestone. Ooids form in high-energy environments, such as the Bahama platform, and oolites typically show crossbedding and other features associated with deposition in strong currents.^[20][21]

Oncoliths resemble ooids but show a radial rather than layered internal structure, indicating that they were formed by algae in a normal marine environment.^[20]

Peloids are structureless grains of microcrystalline carbonate likely produced by a variety of processes.^[22] Many are thought to be fecal pellets produced by marine organisms. Others may be produced by endolithic (boring) algae^[23] or other microorganisms^[24] or through breakdown of mollusc shells.^[25] They are difficult to see in a limestone sample except in thin section and are less common in ancient limestones, possibly because compaction of carbonate sediments disrupts them.^[23]

Limeclasts are fragments of existing limestone or partially lithified carbonate sediments. Intraclasts are limeclasts that originate close to where they are deposited in limestone, while extraclasts come from outside the depositional area. Intraclasts include grapestone, which is clusters of peloids cemented together by organic material or mineral cement. Extraclasts are uncommon, are usually accompanied by other clastic sediments, and indicate deposition in a tectonically active area or as part of a turbidity current.^[26]

Mud

The grains of most limestones are embedded in a matrix of carbonate mud. This is typically the largest fraction of an ancient carbonate rock.^[23] Mud consisting of individual crystals less than 5 microns in length is described as micrite.^[27] In fresh carbonate mud, micrite is mostly small aragonite needles, which may precipitate directly from seawater,^[28] be secreted by algae,^[29] or be produced by abrasion of carbonate grains in a high-energy environment.^[30] This is converted to calcite within a few million years of deposition. Further recrystallization of micrite produces microspar, with grains from 5 to 15 microns in diameter.^[28]

Limestone often contains larger crystals of calcite, ranging in size from 0.02 to 0.1 mm, that are described as sparry calcite or sparite. Sparite is distinguished from micrite by a grain size of over 20 microns and because sparite stands out under a hand lens or in thin section as white or transparent crystals. Sparite is distinguished from carbonate grains by its lack of internal structure and its characteristic crystal shapes. ^[31]

Geologists are careful to distinguish between sparite deposited as cement and sparite formed by recrystallization of micrite or carbonate grains. Sparite cement was likely deposited in pore space between grains, suggesting a high-energy depositional environment that removed carbonate mud. Recrystallized sparite is not diagnostic of depositional environment.^[31]

Other characteristics

Limestone outcrops are recognized in the field by their softness (calcite and aragonite both have a Mohs hardness of less than 4, well below common silicate minerals) and because limestone bubbles vigorously when a drop of dilute hydrochloric acid is dropped on it. Dolomite is also soft but reacts only feebly with dilute hydrochloric acid, and it usually weathers to a characteristic dull yellow-brown color due to the presence of ferrous iron. This is released and oxidized as the dolomite weathers.^[9] Impurities (such as clay, sand, organic remains, iron oxide, and other materials) will cause limestones to exhibit different colors, especially with weathered surfaces.

The makeup of a carbonate rock outcrop can be estimated in the field by etching the surface with dilute hydrochloric acid. This etches away the calcite and aragonite, leaving behind any silica or dolomite grains. The latter can be identified by their rhombohedral shape.^[9]

Crystals of calcite, quartz, dolomite or barite may line small cavities (vugs) in the rock. Vugs are a form of secondary porosity, formed in existing limestone by a change in environment that increases the solubility of calcite.^[32]

Dense, massive limestone is sometimes described as «marble». For example, the famous Portoro «marble» of Italy is actually a dense black limestone.^[33] True marble is produced by recrystallization of limestone during regional metamorphism that accompanies the mountain building process (orogeny). It is distinguished from dense limestone by its coarse crystalline texture and the formation of distinctive minerals from the silica and clay present in the original limestone.^[34]

Classification

Two major classification schemes, the Folk and Dunham, are used for identifying the types of carbonate rocks collectively known as limestone.

Folk classification

Robert L. Folk developed a classification system that places primary emphasis on the detailed composition of grains and interstitial material in carbonate rocks.^[35] Based on composition, there are three main components: allochems (grains), matrix (mostly micrite), and cement (sparite). The Folk system uses two-part names; the first refers to the grains and the second to the cement. For example, a limestone consisting mainly of ooids, with a crystalline matrix, would be termed an oosparite. It is helpful to have a petrographic microscope when using the Folk scheme, because it is easier to determine the components present in each sample.^[36]

Dunham classification

Robert J. Dunham published his system for limestone in 1962. It focuses on the depositional fabric of carbonate rocks. Dunham divides the rocks into four main groups based on relative proportions of coarser clastic particles, based on criteria such as whether the grains were originally in mutual contact, and therefore self-supporting, or whether the rock is characterized by the presence of frame builders and algal mats. Unlike the Folk scheme, Dunham deals with the original porosity of the rock. The Dunham scheme is more useful for hand samples because it is based on texture, not the grains in the sample.^[37]

A revised classification was proposed by Wright (1992). It adds some diagenetic patterns to the classification scheme.^[38]

Other descriptive terms

Travertine is a term applied to calcium carbonate deposits formed in freshwater environments, particularly hot springs. Such deposits are typically massive, dense, and banded. When the deposits are highly porous, so that they have a spongelike texture, they are typically described as tufa. Secondary calcite deposited by supersaturated meteoric waters (groundwater) in caves is also sometimes described as travertine. This produces speleothems, such as stalagmites and stalactites.^[39]

Coquina is a poorly consolidated limestone composed of abraded pieces of coral, shells, or other fossil debris. When better consolidated, it is described as coquinite.^[40]

Chalk is a soft, earthy, fine-textured limestone composed of the tests of planktonic microorganisms such as foraminifera, while
marl is an earthy mixture of carbonates and silicate sediments.^[40]

Formation

Limestone forms when calcite or aragonite precipitate out of water containing dissolved calcium, which can take place through both biological and nonbiological processes.^[41] The solubility of calcium carbonate (CaCO₃) is controlled largely by the amount of dissolved carbon dioxide (CO₂) in the water. This is summarized in the reaction:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca²⁺ + 2HCO−3

Increases in temperature or decreases in pressure tend to reduce the amount of dissolved CO₂ and precipitate CaCO₃. Reduction in salinity also reduces the solubility of CaCO₃, by several orders of magnitude for fresh water versus seawater.
^[42]

Near-surface water of the earth’s oceans are oversaturated with CaCO₃ by a factor of more than six.^[43] The failure of CaCO₃ to rapidly precipitate out of these waters is likely due to interference by dissolved magnesium ions with nucleation of calcite crystals, the necessary first step in precipitation. Precipitation of aragonite may be suppressed by the presence of naturally occurring organic phosphates in the water. Although ooids likely form through purely inorganic processes, the bulk of CaCO₃ precipitation in the oceans is the result of biological activity.^[44] Much of this takes place on carbonate platforms.

The origin of carbonate mud,^[30] and the processes by which it is converted to micrite,^[45] continue to be a subject of research. Modern carbonate mud is composed mostly of aragonite needles around 5 microns in length. Needles of this shape and composition are produced by calcareous algae such as Penicillus, making this a plausible source of mud.^[46] Another possibility is direct precipitation from the water. A phenomenon known as whitings occurs in shallow waters, in which white streaks containing dispersed micrite appear on the surface of the water. It is uncertain whether this is freshly precipitated aragonite or simply material stirred up from the bottom, but there is some evidence that whitings are caused by biological precipitation of aragonite as part of a bloom of cyanobacteria or microalgae.^[47] However, stable isotope ratios in modern carbonate mud appear to be inconsistent with either of these mechanisms, and abrasion of carbonate grains in high-energy environments has been put forward as a third possibility.^[30]

Formation of limestone has likely been dominated by biological processes throughout the Phanerozoic, the last 540 million years of the Earth’s history. Limestone may have been deposited by microorganisms in the Precambrian, prior to 540 million years ago, but inorganic processes were probably more important and likely took place in an ocean more highly oversaturated in calcium carbonate than the modern ocean.^[48]

Diagenesis

Diagenesis is the process in which sediments are compacted and turned into solid rock. During diagenesis of carbonate sediments, significant chemical and textural changes take place. For example, aragonite is converted to low-magnesium calcite. Diagenesis is the likely origin of pisoliths, concentrically layered particles ranging from 1 to 10 millimeters (0.039 to 0.394 in) in diameter found in some limestones. Pisoliths superficially resemble ooids but have no nucleus of foreign matter, fit together tightly, and show other signs that they formed after the original deposition of the sediments.^[49]

Silicification occurs early in diagenesis, at low pH and temperature, and contributes to fossil preservation.^[50] Silicification takes place through the reaction:^[50]

CaCO₃ + H₂O + CO₂ + H₄SiO₄ → SiO₂ + Ca²⁺ + 2HCO−3 + 2 H₂O

Fossils are often preserved in exquisite detail as chert.^[50][51]

Cementing takes place rapidly in carbonate sediments, typically within less than a million years of deposition. Some cementing occurs while the sediments are still under water, forming hardgrounds. Cementing accelerates after the retreat of the sea from the depositional environment, as rainwater infiltrates the sediment beds, often within just a few thousand years. As rainwater mixes with groundwater, aragonite and high-magnesium calcite are converted to low-calcium calcite. Cementing of thick carbonate deposits by rainwater may commence even before the retreat of the sea, as rainwater can infiltrate over 100 kilometers (60 mi) into sediments beneath the continental shelf.^[52]

As carbonate sediments are increasingly deeply buried under younger sediments, chemical and mechanical compaction of the sediments increases. Chemical compaction takes place by pressure solution of the sediments. This process dissolves minerals from points of contact between grains and redeposits it in pore space, reducing the porosity of the limestone from an initial high value of 40% to 80% to less than 10%.^[53] Pressure solution produces distinctive stylolites, irregular surfaces within the limestone at which silica-rich sediments accumulate. These may reflect dissolution and loss of a considerable fraction of the limestone bed. At depths greater than 1 kilometer (0.62 mi), burial cementation completes the lithification process. Burial cementation does not produce stylolites.^[54]

When overlying beds are eroded, bringing limestone closer to the surface, the final stage of diagenesis takes place. This produces secondary porosity as some of the cement is dissolved by rainwater infiltrating the beds. This may include the formation of vugs, which are crystal-lined cavities within the limestone.^[54]

Diagenesis may include conversion of limestone to dolomite by magnesium-rich fluids. There is considerable evidence of replacement of limestone by dolomite, including sharp replacement boundaries that cut across bedding.^[55] The process of dolomitization remains an area of active research,^[56] but possible mechanisms include exposure to concentrated brines in hot environments (evaporative reflux) or exposure to diluted seawater in delta or estuary environments (Dorag dolomitization).^[57] However, Dorag dolomitization has fallen into disfavor as a mechanism for dolomitization,^[58] with one 2004 review paper describing it bluntly as «a myth».^[56] Ordinary seawater is capable of converting calcite to dolomite, if the seawater is regularly flushed through the rock, as by the ebb and flow of tides (tidal pumping).^[55] Once dolomitization begins, it proceeds rapidly, so that there is very little carbonate rock containing mixed calcite and dolomite. Carbonate rock tends to be either almost all calcite/aragonite or almost all dolomite.^[57]

Occurrence

About 20% to 25% of sedimentary rock is carbonate rock,^[3] and most of this is limestone.^[17][3] Limestone is found in sedimentary sequences as old as 2.7 billion years.^[59] However, the compositions of carbonate rocks show an uneven distribution in time in the geologic record. About 95% of modern carbonates are composed of high-magnesium calcite and aragonite.^[60] The aragonite needles in carbonate mud are converted to low-magnesium calcite within a few million years, as this is the most stable form of calcium carbonate.^[28] Ancient carbonate formations of the Precambrian and Paleozoic contain abundant dolomite, but limestone dominates the carbonate beds of the Mesozoic and Cenozoic. Modern dolomite is quite rare. There is evidence that, while the modern ocean favors precipitation of aragonite, the oceans of the Paleozoic and middle to late Cenozoic favored precipitation of calcite. This may indicate a lower Mg/Ca ratio in the ocean water of those times.^[61] This magnesium depletion may be a consequence of more rapid sea floor spreading, which removes magnesium from ocean water. The modern ocean and the ocean of the Mesozoic have been described as «aragonite seas».^[62]

Most limestone was formed in shallow marine environments, such as continental shelves or platforms. Such environments form only about 5% of the ocean basins, but limestone is rarely preserved in continental slope and deep sea environments. The best environments for deposition are warm waters, which have both a high organic productivity and increased saturation of calcium carbonate due to lower concentrations of dissolved carbon dioxide. Modern limestone deposits are almost always in areas with very little silica-rich sedimentation, reflected in the relative purity of most limestones. Reef organisms are destroyed by muddy, brackish river water, and carbonate grains are ground down by much harder silicate grains.^[63] Unlike clastic sedimentary rock, limestone is produced almost entirely from sediments originating at or near the place of deposition.^[64]

Limestone formations tend to show abrupt changes in thickness. Large moundlike features in a limestone formation are interpreted as ancient reefs, which when they appear in the geologic record are called bioherms. Many are rich in fossils, but most lack any connected organic framework like that seen in modern reefs. The fossil remains are present as separate fragments embedded in ample mud matrix. Much of the sedimentation shows indications of occurring in the intertidal or supratidal zones, suggesting sediments rapidly fill available accommodation space in the shelf or platform.^[65] Deposition is also favored on the seaward margin of shelves and platforms, where there is upwelling deep ocean water rich in nutrients that increase organic productivity. Reefs are common here, but when lacking, ooid shoals are found instead. Finer sediments are deposited close to shore.^[66]

The lack of deep sea limestones is due in part to rapid subduction of oceanic crust, but is more a result of dissolution of calcium carbonate at depth. The solubility of calcium carbonate increases with pressure and even more with higher concentrations of carbon dioxide, which is produced by decaying organic matter settling into the deep ocean that is not removed by photosynthesis in the dark depths. As a result, there is a fairly sharp transition from water saturated with calcium carbonate to water unsaturated with calcium carbonate, the lysocline, which occurs at the calcite compensation depth of 4,000 to 7,000 meters (13,000 to 23,000 ft). Below this depth, foraminifera tests and other skeletal particles rapidly dissolve, and the sediments of the ocean floor abruptly transition from carbonate ooze rich in foraminifera and coccolith remains (Globigerina ooze) to silicic mud lacking carbonates.^[67]

In rare cases, turbidites or other silica-rich sediments bury and preserve benthic (deep ocean) carbonate deposits. Ancient benthic limestones are microcrystalline and are identified by their tectonic setting. Fossils typically are foraminifera and coccoliths. No pre-Jurassic benthic limestones are known, probably because carbonate-shelled plankton had not yet evolved.^[68]

Limestones also form in freshwater environments.^[69] These limestones are not unlike marine limestone, but have a lower diversity of organisms and a greater fraction of silica and clay minerals characteristic of marls. The Green River Formation is an example of a prominent freshwater sedimentary formation containing numerous limestone beds.^[70] Freshwater limestone is typically micritic. Fossils of charophyte (stonewort), a form of freshwater green algae, are characteristic of these environments, where the charophytes produce and trap carbonates.^[71]

Limestones may also form in evaporite depositional environments.^[72][73] Calcite is one of the first minerals to precipitate in marine evaporites.^[74]

Limestone and living organisms

Most limestone is formed by the activities of living organisms near reefs, but the organisms responsible for reef formation have changed over geologic time. For example, stromatolites are mound-shaped structures in ancient limestones, interpreted as colonies of cyanobacteria that accumulated carbonate sediments, but stromatolites are rare in younger limestones.^[75] Organisms precipitate limestone both directly as part of their skeletons, and indirectly by removing carbon dioxide from the water by photosynthesis and thereby decreasing the solubility of calcium carbonate.^[71]

Limestone shows the same range of sedimentary structures found in other sedimentary rocks. However, finer structures, such as lamination, are often destroyed by the burrowing activities of organisms (bioturbation). Fine lamination is characteristic of limestone formed in playa lakes, which lack the burrowing organisms.^[76] Limestones also show distinctive features such as geopetal structures, which form when curved shells settle to the bottom with the concave face downwards. This traps a void space that can later be filled by sparite. Geologists use geopetal structures to determine which direction was up at the time of deposition, which is not always obvious with highly deformed limestone formations.^[77]

The cyanobacterium Hyella balani can bore through limestone; as can the green alga Eugamantia sacculata and the fungus Ostracolaba implexa.^[78]

Micritic mud mounds

Micricitic mud mounds are subcircular domes of micritic calcite that lacks internal structure. Modern examples are up to several hundred meters thick and a kilometer across, and have steep slopes (with slope angles of around 50 degrees). They may be composed of peloids swept together by currents and stabilized by Thallasia grass or mangroves. Bryozoa may also contribute to mound formation by helping to trap sediments.^[79]

Mud mounds are found throughout the geologic record, and prior to the early Ordovician, they were the dominant reef type in both deep and shallow water. These mud mounds likely are microbial in origin. Following the appearance of frame-building reef organisms, mud mounds were restricted mainly to deeper water.^[80]

Organic reefs

Organic reefs form at low latitudes in shallow water, not more than a few meters deep. They are complex, diverse structures found throughout the fossil record. The frame-building organisms responsible for organic reef formation are characteristic of different geologic time periods: Archaeocyathids appeared in the early Cambrian; these gave way to sponges by the late Cambrian; later successions included stromatoporoids, corals, algae, bryozoa, and rudists (a form of bivalve mollusc).^[81][82][83] The extent of organic reefs has varied over geologic time, and they were likely most extensive in the middle Devonian, when they covered an area estimated at 5,000,000 square kilometers (1,900,000 sq mi). This is roughly ten times the extent of modern reefs. The Devonian reefs were constructed largely by stromatoporoids and tabulate corals, which were devastated by the late Devonian extinction.^[84]

Organic reefs typically have a complex internal structure. Whole body fossils are usually abundant, but ooids and interclasts are rare within the reef. The core of a reef is typically massive and unbedded, and is surrounded by a talus that is greater in volume than the core. The talus contains abundant intraclasts and is usually either floatstone, with 10% or more of grains over 2mm in size embedded in abundant matrix, or rudstone, which is mostly large grains with sparse matrix. The talus grades to planktonic fine-grained carbonate mud, then noncarbonate mud away from the reef.^[81]

Limestone landscape

Limestone is partially soluble, especially in acid, and therefore forms many erosional landforms. These include limestone pavements, pot holes, cenotes, caves and gorges. Such erosion landscapes are known as karsts. Limestone is less resistant to erosion than most igneous rocks, but more resistant than most other sedimentary rocks. It is therefore usually associated with hills and downland, and occurs in regions with other sedimentary rocks, typically clays.^[85][86]

Karst regions overlying limestone bedrock tend to have fewer visible above-ground sources (ponds and streams), as surface water easily drains downward through joints in the limestone. While draining, water and organic acid from the soil slowly (over thousands or millions of years) enlarges these cracks, dissolving the calcium carbonate and carrying it away in solution. Most cave systems are through limestone bedrock. Cooling groundwater or mixing of different groundwaters will also create conditions suitable for cave formation.^[85]

Coastal limestones are often eroded by organisms which bore into the rock by various means. This process is known as bioerosion. It is most common in the tropics, and it is known throughout the fossil record.^[87]

Bands of limestone emerge from the Earth’s surface in often spectacular rocky outcrops and islands. Examples include the Rock of Gibraltar,^[88] the Burren in County Clare, Ireland;^[89] Malham Cove in North Yorkshire and the Isle of Wight,^[90] England; the Great Orme in Wales;^[91] on Fårö near the Swedish island of Gotland,^[92] the Niagara Escarpment in Canada/United States;^[93] Notch Peak in Utah;^[94] the Ha Long Bay National Park in Vietnam;^[95] and the hills around the Lijiang River and Guilin city in China.^[96]

The Florida Keys, islands off the south coast of Florida, are composed mainly of oolitic limestone (the Lower Keys) and the carbonate skeletons of coral reefs (the Upper Keys), which thrived in the area during interglacial periods when sea level was higher than at present.^[97]

Unique habitats are found on alvars, extremely level expanses of limestone with thin soil mantles. The largest such expanse in Europe is the Stora Alvaret on the island of Öland, Sweden.^[98] Another area with large quantities of limestone is the island of Gotland, Sweden.^[99] Huge quarries in northwestern Europe, such as those of Mount Saint Peter (Belgium/Netherlands), extend for more than a hundred kilometers.^[100]

Uses

Limestone is a raw material that is used globally in a variety of different ways including construction, agriculture and as industrial materials.^[102] Limestone is very common in architecture, especially in Europe and North America. Many landmarks across the world, including the Great Pyramid and its associated complex in Giza, Egypt, were made of limestone. So many buildings in Kingston, Ontario, Canada were, and continue to be, constructed from it that it is nicknamed the ‘Limestone City’.^[103] Limestone, metamorphosed by heat and pressure produces marble, which has been used for many statues, buildings and stone tabletops.^[104] On the island of Malta, a variety of limestone called Globigerina limestone was, for a long time, the only building material available, and is still very frequently used on all types of buildings and sculptures.^[105]

Limestone can be processed into many various forms such as brick, cement, powdered/crushed, or as a filler.^[102] Limestone is readily available and relatively easy to cut into blocks or more elaborate carving.^[101] Ancient American sculptors valued limestone because it was easy to work and good for fine detail. Going back to the Late Preclassic period (by 200–100 BCE), the Maya civilization (Ancient Mexico) created refined sculpture using limestone because of these excellent carving properties. The Maya would decorate the ceilings of their sacred buildings (known as lintels) and cover the walls with carved limestone panels. Carved on these sculptures were political and social stories, and this helped communicate messages of the king to his people.^[106] Limestone is long-lasting and stands up well to exposure, which explains why many limestone ruins survive. However, it is very heavy (density 2.6^[107]), making it impractical for tall buildings, and relatively expensive as a building material.

Limestone was most popular in the late 19th and early 20th centuries. Railway stations, banks and other structures from that era were made of limestone in some areas. It is used as a facade on some skyscrapers, but only in thin plates for covering, rather than solid blocks. In the United States, Indiana, most notably the Bloomington area, has long been a source of high-quality quarried limestone, called Indiana limestone. Many famous buildings in London are built from Portland limestone. Houses built in Odessa in Ukraine in the 19th century were mostly constructed from limestone and the extensive remains of the mines now form the Odessa Catacombs.^[108]

Limestone was also a very popular building block in the Middle Ages in the areas where it occurred, since it is hard, durable, and commonly occurs in easily accessible surface exposures. Many medieval churches and castles in Europe are made of limestone. Beer stone was a popular kind of limestone for medieval buildings in southern England.^[109]

• 

  Cutting limestone blocks at a quarry in Gozo, Malta

• 

  Limestone as building material

• 

  Limestone is used worldwide as building material.

Limestone is the raw material for production of lime, primarily known for treating soils, purifying water and smelting copper. Lime is an important ingredient used in chemical industries.^[110] Limestone and (to a lesser extent) marble are reactive to acid solutions, making acid rain a significant problem to the preservation of artifacts made from this stone. Many limestone statues and building surfaces have suffered severe damage due to acid rain.^[111][112] Likewise limestone gravel has been used to protect lakes vulnerable to acid rain, acting as a pH buffering agent.^[113] Acid-based cleaning chemicals can also etch limestone, which should only be cleaned with a neutral or mild alkali-based cleaner.^[114]

Other uses include:

• It is the raw material for the manufacture of quicklime (calcium oxide), slaked lime (calcium hydroxide), cement and mortar.^[59]
• Pulverized limestone is used as a soil conditioner to neutralize acidic soils (agricultural lime).^[115]
• Is crushed for use as aggregate—the solid base for many roads as well as in asphalt concrete.^[59]
• As a reagent in flue-gas desulfurization, where it reacts with sulfur dioxide for air pollution control.^[116]
• In glass making, particularly in the manufacture of soda–lime glass.^[117]
• As an additive toothpaste, paper, plastics, paint, tiles, and other materials as both white pigment and a cheap filler.^[118]
• As rock dust, to suppress methane explosions in underground coal mines.^[119]
• Purified, it is added to bread and cereals as a source of calcium.^[120]
• As a calcium supplement in livestock feed, such as for poultry (when ground up).^[121]
• For remineralizing and increasing the alkalinity of purified water to prevent pipe corrosion and to restore essential nutrient levels.^[122]
• In blast furnaces, limestone binds with silica and other impurities to remove them from the iron.^[123]
• It can aid in the removal of toxic components created from coal burning plants and layers of polluted molten metals.^[124]

Many limestone formations are porous and permeable, which makes them important petroleum reservoirs.^[125] About 20% of North American hydrocarbon reserves are found in carbonate rock. Carbonate reservoirs are very common in the petroleum-rich Middle East,^[59] and carbonate reservoirs hold about a third of all petroleum reserves worldwide.^[126] Limestone formations are also common sources of metal ores, because their porosity and permeability, together with their chemical activity, promotes ore deposition in the limestone. The lead-zinc deposits of Missouri and the Northwest Territories are examples of ore deposits hosted in limestone.^[59]

Scarcity

Limestone is a major industrial raw material that is in constant demand. This raw material has been essential in the iron and steel industry since the nineteenth century.^[127] Companies have never had a shortage of limestone; however, it has become a concern as the demand continues to increase^[128] and it remains in high demand today.^[129] The major potential threats to supply in the nineteenth century were regional availability and accessibility.^[127] The two main accessibility issues were transportation and property rights. Other problems were high capital costs on plants and facilities due to environmental regulations and the requirement of zoning and mining permits.^[104] These two dominant factors led to the adaptation and selection of other materials that were created and formed to design alternatives for limestone that suited economic demands.^[127]

Limestone was classified as a critical raw material, and with the potential risk of shortages, it drove industries to find new alternative materials and technological systems. This allowed limestone to no longer be classified as critical as replacement substances increased in production; minette ore is a common substitute, for example.^[127]

Occupational safety and health

NFPA 704 fire diamond
[130] 1 0 0 Limestone

Powdered limestone as a food additive is generally recognized as safe^[131] and limestone is not regarded as a hazardous material. However, limestone dust can be a mild respiratory and skin irritant, and dust that gets into the eyes can cause corneal abrasions. Because limestone contains small amounts of silica, inhalation of limestone dust could potentially lead to silicosis or cancer.^[130]

United States

The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has set the legal limit (permissible exposure limit) for limestone exposure in the workplace as 15 mg/m³ total exposure and 5 mg/m³ respiratory exposure over an 8-hour workday. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has set a recommended exposure limit (REL) of 10 mg/m³ total exposure and 5 mg/m³ respiratory exposure over an 8-hour workday.^[132]

Graffiti

Removing graffiti from weathered limestone is difficult because it is a porous and permeable material. The surface is fragile so usual abrasion methods run the risk of severe surface loss. Because it is an acid-sensitive stone some cleaning agents cannot be used due to adverse effects.^[133]

Gallery

• 

• 

  Fossils in limestone from the northern Black Sea region

• 

  Limestone distribution in Ohio, from «Geography of Ohio,» 1923

• 

  Chalk is a variety of limestone. It is a softer, and more powdery material.

See also

• Coral sand
• In Praise of Limestone – Poem by W. H. Auden
• Kurkar – Regional name for an aeolian quartz calcrete on the Levantine coast
• Limepit – Old method of calcining limestone
• Sandstone – Type of sedimentary rock
• Agricultural lime
• Liming (soil)

References

Further reading

Известняк является горной породой, образованной в результате осаждения частиц органогенного и хемогенного характера. Месторождения минерального сырья, применяющегося в различных отраслях производства, распространены на обширных территориях.

Характеристика минерального состава породы

В таблице величин твердости по Моосу камень известняк занимает 3-е место по мере возрастания показателей. Его твердость соответствует 3, а плотность зависит от содержания примесей, в том числе доломита, кварца и других минералов.

Вещества, входящие в химический состав известняка, могут разрушаться под действием воды, медленно разлагаться на соответствующие основания с выделением углекислого газа. Эти природные процессы являются источниками газа для минеральных вод и факторами, способствующими образованию карстовых пещер в земных глубинах.

При повышении температурного градиента до 200°C камень быстро разлагается, а в результате обжига образуется известь.

Формула известняка, состоящего из кальцита, — это CaCO3. Если состав содержит доломит, то химическая формула включает магний CaMg(CO3)2. Известняковая горная порода, состав которой формируют раковины и их обломки, называется ракушечник (ракушняк).

Цвет минерала обычно белый или серый, но примеси органических веществ изменяют породу, привнося черный и темно-серый оттенки. Наличие соединений железа в разных концентрациях придает желтую, красную или коричневую окраску.

Виды породы

Физические свойства известнякового материала зависят от наличия пустот и пор в породе. Залежи минерального сырья встречаются во всех геологических системах.

Наиболее интенсивное формирование отложений — в карбоне, меле. Основная характеристика известняка из карбона — отсутствие блеска и белый с желтоватым оттенком цвет. Его отличительная особенность — легкость в обработке, разнообразие текстурных поверхностей и естественных рисунков.

Структура минерала разнообразна и служит в качестве основы для выделения разновидностей породы. Выделяют такие типы:

• органогенно-обломочную;
• кристаллическую;
• смешанную (обломочно-кристаллическую);
• травертин (натечную).

По размеру зерен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллические виды известняков.

Материал, используемый в качестве писчего инструмента, для нанесения контуров на ткань, с целью развития у детей творческого уклона, более известный как мел (белый известняк), относится к типу органогенно-обломочных образований. Если рассмотреть кусочек мела при увеличении, то можно увидеть в нем мелкие ракушки.

Мощность толщ породы зависит от условий формирования осадочных образований и составляет от нескольких сантиметров до 5 км. Прочность известняка невысокая, а во влажном состоянии она снижается.

Для каждого месторождения характерен неравномерный показатель прочности сырья. Мраморовидный известняк в отличие от других минеральных образований, в том числе гранита, имеет меньшую твердость и легко поддается обработке.

Свойства минерала зависят от характера его образования и состава. Иногда порода сложена оолитовыми зернами, обломками кварца и кремния, характеризуется мелкими порами, невысокой прочностью.

Так, например, травертин (натечное образование) характеризуется структурой в виде ячеек, невысокой объемной массой; он легко поддается обработке.

Типичный пример карбонатных образований в современных условиях наблюдается возле источников, в водах которых растворенный компонент оседает на растениях и разнообразных предметах в виде налета.

Путиловский известняк в свое время являлся основным материалом при строительстве города на Неве. Отличные физико-химические свойства, минеральный состав и устойчивость к воздействию внешней среды позволяют активно внедрять его в строительство в качестве декоративного экономически выгодного материала.

Мраморизованный известняк состоит из карбонатов, в его составе содержатся окаменелости в виде моллюсков, раковин. Добываемый материал серовато-голубого, белого цвета с желтым оттенком. Мраморную известняковую породу используют в качестве отделочного компонента для фасадов при выполнении реставрационных работ.

Сферы применения минерального сырья

Горная порода не является редкой, месторождения разрабатываются во всем мире. Запасы доломитов на территории РФ распределены неравномерно, а основные залежи сырья сосредоточены в Центральном федеральном округе, на Урале и в Сибири.

В зависимости от форм залегания породы и глубины разработки добыча известняка производится с использованием специальной техники, различной по функциональности.

Применяется материал в различных отраслях промышленного производства, металлургии. Известняк в строительстве используется в качестве:

• необработанных глыб камня;
• щебня;
• извести (белого цвета);
• облицовочных плит;
• минеральной крошки и песка;
• стенового камня;
• минеральной ваты и порошка;
• муки.

В цементной отрасли используются разновидности минерального сырья — мел и мергель. Использование материала в строительстве в качестве компонента для растворов, бетона, штукатурки повышает качество и надежность работ.

Особенные свойства карбонатных образований делают их привлекательным материалом для декоративных и отделочных работ. Разнообразие текстурных и фактурных характеристик служит украшением любого интерьера.

Карбонатный материал (алебастр, гипс) является поделочным камнем. В течение многовековой истории его используют для изготовления статуэток, подсвечников, ювелирной бижутерии. Изделия, дошедшие до наших времен, пользуются спросом среди коллекционеров и ценителей искусства.

Флюсовый известняк и доломит применяются в металлургии в качестве материала и сырья для переработки нефелиновых руд на цемент, соду и глинозем. Известковый камень используют в качестве материала для строительства гидротехнических сооружений.

Флюсующая добавка компонента, вводимая в доменную шихту с целью снижения температуры плавления породы, не содержащей рудный компонент, является единственным видом основной добавки. В металлургии используют доломитизированный известняк, повышающий содержание в шлаке оксида магния, который увеличивает подвижность и стабильность химических и физических свойств материала при изменении температурного градиента.

Производство использованного соединения, изменившего требования к свойствам флюса, предоставило возможность работать с непрочными материалами. Поэтому в качестве шихты применяют ракушечник. Его структура (большая пористость) позволяет улучшить технологический процесс и качество материала, а химический состав положительно влияет на сохранение температурных условий.

Применение известняка в сельскохозяйственном производстве (доломитовая мука) позволяет снизить кислотность почвы и увеличить урожайность культур. В качестве сырья порода используется в стекольной промышленности.

Известняковый компонент используется для очистки сахара от примесей, полировки изделий из цветных металлов, внешнего покрытия электродов и теплоизоляции конструкционных соединений.

ИЗВЕСТНЯК

Синонимы:

Полезное

Определение и формула

Карбонат кальция

Неорганическое соединение, соль угольной кислоты и кальция

Альтернативное название

Кальций углекислый

Формула

СаСО₃

Свойства карбоната кальция

Физические свойства

Получение

Естественные способы получения

Карбонат кальция – основная составная часть осадочных пород, природные запасы его огромны.
Встречается в виде трех модификаций:

• кальцит (известняк, мел, мрамор);
• арагонит;
• фатерит или ватерит.

Эти три модификации различаются строением и формой кристаллов.
Фатерит образовался из раковин древних моллюсков, по мере старения он превращается в арагонит, а тот в свою очередь через 10-100 млн лет превращается в кальцит.
Жемчуг состоит из арагонита. Сталактиты и сталагмиты в пещерах сложены из травертина – мелкозернистой горной породы, состоящей из арагонита с примесью кальцита.
Прозрачная крупнокристаллическая разновидность известна под название исландского шпата. Он обладает двойным лучепреломлением. Крупные кристаллы либо бесцветны, либо имеют бледный голубой, розовый или желтый оттенок в зависимости от примесей магния, марганца или железа, реже – бария, стронция или свинца.

Получение в промышленности

Ввиду неисчерпаемости запасов кальцита в природе нужда в промышленном получении карбоната кальция почти отсутствует. Тем не менее для производства зубных паст и косметических средств, а также пищевых добавок и нужд фармацевтической промышленности, получают так называемый осажденный карбонат кальция, обладающий высокой дисперсностью. Получают его из хлорида кальция и кальцинированной соды:

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl.

Этим же способом можно получить карбонат кальция и в лаборатории. Кроме того, его можно получить при пропускании углекислого газа через известковую воду:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ ↓ + Н₂О.

Химические свойства

При взаимодействии с сильными кислотами выделяется диоксид углерода:

СаСО₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑.

При нагревании выше 875°С разлагается на оксид кальция (негашеную известь) и углекислый газ:

СаСО₃ = СаО + СО₂↑.

Применение

• Карбонат кальция в виде известняка или мрамора применяется как строительный материал. Входит он и в состав всевозможных строительных смесей и шпатлевок, черепицы, линолеума.
• В сельском хозяйстве применяют мел или известняк для снижения кислотности почвы.
• Около половины очищенного от примесей карбоната кальция используется в производстве пластмасс, где он применяется в качестве наполнителя. Много его потребляет стекольная промышленность. Карбонат кальция в качестве наполнителя используется в производстве красок.
• В пищевой промышленности он известен как пищевая добавка Е170 применяемая как пищевой краситель, раскислитель и средство для предотвращения слеживаемости.
• В медицине его применяют для снижения кислотности желудочного сока, а также при недостатке кальция у беременных, при остеопорозе, рахите и кариесе. При умеренном употреблении (не более 1,5 г в сутки) карбонат кальция безвреден.
• Противопоказан при тромбофлебите и атеросклерозе.

Пример решения задачи

Сколько л углекислого газа выделится при взаимодействии 400 г карбоната кальция с соляной кислотой?

Решение

100 г – х л
СаСО₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑.

1 моль – 1 моль

40 + 12 + 3·16 г – 22,4 л

100 г – 22,4 л

Составляем пропорцию:

100 г СаСО₃ – 22,4 л CO₂,

400 г СаСО₃ – х л CO₂.

Отсюда:

х= (400*22,4)/100 = 89,6 л.

Ответ: 89,6 л.

Тест по теме «Карбонат кальция»

Известняк — свойства и применение

Известняк – это осадочная горная порода, в составе которой значительно преобладает один минерал – кальцит. Самой известной разновидностью камня является мел, знакомый всем еще со школы.

Известняк интересен тем, что он формируется на дне древних и современных морей и океанов. Поэтому некоторые его виды содержат останки организмов с кальциевым скелетом. Особенно красив розовый ракушечник, который используется в строительстве для отделки.

• Что такое известняк и как он выглядит
• Характеристика и свойства известняка
• Разновидности известняка
• Применение известняка
• Где добывают известняк
• Месторождения известняка в России
• Заключение

Что такое известняк и как он выглядит

Известняк – горная порода. Это означает, что он залегает на больших площадях, образуя мощные залежи, пласты, нередко чередующиеся с другими породами.

Его нельзя описать одной формулой, так как он представляет собой смесь минералов. Самый главный из них – кальцит с содержанием от 50 до 95 %: его формула CaCO3 (карбонат кальция). Но он не единственный.

Если сделать очень тонкий срез, поместить его под петрографический микроскоп, то будут видны другие минералы – опал, халцедон, кварц, доломит, каолин, полевые шпаты. Таким образом, у известняка сложный состав при значительном преобладании кальцита.

Известняк – осадочная порода. Это значит, что в воде шло постепенное осаждение на дно мелких обломков, скелетиков организмов с последующим их уплотнением и затвердеванием. Или же минерал осаждался из горячих, но остывающих растворов.

Выглядит камень по-разному. Он может быть крупнозернистым, если сложен ископаемыми раковинами, или тонкозернистым – как в случае с мелом. Цвет чистых пород белый. Рост примесей дает им сероватую, кремовую, розовую, голубоватую и даже черную окраску.

Характеристика и свойства известняка

Известняк можно охарактеризовать с химической и физической точек зрения. Химия породы обусловлена ее составом. Кальций (Ca) – щелочноземельный металл. Поэтому его соединения с угольной кислотой (H2CO3) дают нерастворимый в воде минерал.

Исключение составляет осаждение карбонатных частиц на океанских глубинах более 4 тысяч метров. Там под действием высокого давления идет растворение кальциевых организмов, и все анионы и катионы переходят в раствор.

Кальцит, однако, растворяется в концентрированных кислотах – соляной, уксусной, серной. Кальций переходит в раствор. Одновременно из камня выходят пузырьки углекислого газа (СО2).

Из других элементов присутствует магний (Mg). Соединяясь с кальцием, он может образовывать тоже карбонатный минерал, но другой – доломит (доломитизированный известняк).

Еще есть кремний (Si) трех видов:

• обломочный, образовавшийся при разрушении пород;
• хемогенный, появился из обогащенных растворов, которые поступали по трещинам;
• органогенный, появившийся при отмирании морских организмов (планктона) с кремниевым скелетом.

Присутствие ионов железа (Fe) дает желтоватую окраску, а марганца (Mn) – розоватую.

Физические свойства породы связаны с абсолютным преобладанием кальцита, твердость которого 3 из 10 по Шкале Мооса. Поэтому известняк легко подвергается истиранию, но и несложен в обработке. Плотность также невысока – примерно 2,5 г/см3.

Кристаллические разновидности выдерживают давление 300 Мпа. Значения пористости колеблются в зависимости от структуры породы от 2 до 35%.

Некоторые виды хорошо пропускают воду, водопоглощение доходит до 2%. Относительно морозостойкий, так как может перенести до 4 сотен зим. Прочность средняя.

Разновидности известняка

Классифицируют и выделяют разные виды по нескольким критериям.

Ключевые из них – это структура (показывает размер зерен) и текстура (показывает, как разные по строению части соотносятся друг с другом).

По ним можно выделить:

• мелкозернистый известняк (плотный, зерна можно разглядеть простым глазом);
• тонкозернистый мел;
• оолитовый (на фоне мелкозернистой массы округлые более крупные образования из кальцита — оолиты);
• слоистый (состоит их слоев разного цвета или оттенка);
• пористый (известковый туф – образовался из горячих растворов на поверхности земли; ракушечник – состоит из раковин древних моллюсков).

Описание породы по особенностям минерального состава и химических примесей позволяет выделить глинистый, марганцовистый, железистый известняк.

: основные организмы, встречаемые в известняках, это фораминиферы, кораллы, криноидеи, морские ежи и лилии, брахиоподы, моллюски.

Известняк с давних времен используется как строительный материал. Из него сделана пирамида Хеопса, а также храмы Древней Греции.

Его использование связано также с внутренней и внешней отделкой зданий – облицовкой, изготовлением лепнины, интерьерных украшений.

Это сырье, из которого при строительстве делают бетон, цемент, минеральную вату, различные строительные и отделочные смеси, которые используется для штукатурки стен. При строительстве дорог используют известняковый щебень.

Ландшафтный дизайн нельзя представить без известняка. Он незаменимый природный элемент альпийских горок: это дышащий материал, на котором хорошо приживаются растения. Плитами из ракушечника выкладывают дорожки, обрамляют клумбы, искусственные прудики.

Металлургическая промышленность обязана известняку тем, что его применяют в качестве флюса для доменной выплавки: он очищает металл от примесей.

При сельскохозяйственных работах известняк используют для раскисления почв: они становятся нейтральными или слабокислыми, что больше подходит овощным и садовым культурам. Кроме того, улучшается пористость земли, воздухообмен в корневой системе.

Известняк нужен и для стекольной промышленности. Его добавление к кварцевому песку позволяет сделать стекла, устойчивые к химически агрессивной среде.

Большой интерес представляют известняки для науки как источник информации о флоре и фауне определенных эпох. В этой породе находят не только раковины и микроорганизмы. В ней застыли даже крупные, хорошо сохранившиеся трилобиты.

В целлюлозно-бумажной отрасли известняк добавляют в целлюлозу для производства белой бумаги.

Где добывают известняк

Добыча известняка связано с открытой разработкой, то есть с карьерами.

В этом случае алгоритм работ следующий:

• снимается верхний слой почвы и глин с помощью бульдозерной техники (это вскрышные работы);
• кондиционный качественный известняк взрывается;
• порода собирается специальными экскаваторами в «БелАзы».

Так как известняки имеют морское происхождение, их надо искать прежде всего на месте древних морей, но также в горных местностях – на Урале, Северном Кавказе, в Альпах, Крыму.

Месторождения известняка в России

Русская платформа как бывшее море является ключевым поставщиком известняка в России. Например, белый известняк, пригодный для цемента, добывают в Московской, Рязанской областях (месторождения Афанасьевское, Пронское).

Флюсовый камень извлекают в российских областях:

• Тульской (на Барсуковском, Урусовском месторождениях);
• Свердловской (Гальянское);
• Челябинской (Сухореченское, Тургоякское);
• Оренбургской (на Аккермановском);
• Ленинградской (Пикалевское месторождение);
• Томской области(Гурьевские).

Бадракско-Альминское, Балаклаевское (Крым) поставляет отличный белый ракушечник.

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.

Натуральный камень известняк — происхождение и характеристики

Камень известняк знаком каждому: и податливый мел, и прочный мрамор по сути – это он. Невзрачен минерал на вид, не редок в природе, не прихотлив в обработке.

И при всём этом умудрился прославиться в культуре и истории: древние египетские пирамиды, величественные храмы и соборы, знаменитая Китайская стена, Московский кремль и другие шедевральные сооружения созданы из него.

С ним связано много примет, ему приписывают поистине чудодейственные свойства. О происхождении натурального известняка, его разновидностях, разнообразном использовании и пойдёт далее речь.

Характеристика и происхождение известкового минерала

Натуральный камень известняк – нетвёрдая осадочная порода с максимальным содержанием кальцитов. Остальное в массе минерала – включения частиц других веществ (кремния, фосфатов, кварца, извести и др.).

Также в массе карбоната кальция могут попадаться микрочастицы скелетов простых организмов. Происхождение в целом характеризуется как органическое, но есть ещё и органо-химический путь формирования минерала.

Главным образом известняковый минерал формируется в мелководной среде морского бассейна. Пресноводные условия тоже позволяют отложиться камню известняку. Привычная для него форма залегания – пласт. Может осаждаться по принципу соли: при испарении вод из озёр и лагун. Но основная масса камня зародилась именно в морских глубинах, где не было интенсивных процессов испарения и высыхания.

Природный механизм формирования минерала начинается с работы живых организмов. Они извлекают из морской воды кальцит и строят раковины. Затем остатки их скелетов скапливаются на донной поверхности в огромной массе.

Самый показательный образец формирования карбоната кальцита – это зарождение, рост и отмирание коралловых рифов. Не редкость, когда на изломе известковой породы обнаруживаются штучные ракушки.

Это разновидность получила название ракушечник.

Другие виды тоже названы по видам организмов и продуктам их жизнедеятельности:

1. нуммулитовый;
2. мшанковый;
3. оолитовый.

Отдельной категорией стоит известняк мраморовидный. Он в свою очередь делится на типы массивно-слоистый и тонкослоистый. Под воздействием определённых температур и давления он меняет структуру кристаллов и преобразуется в мрамор.

Свойства известняка

Как уже сказано, львиная доля состава минерала приходится на карбонат кальция. Его химическая формула – CaCO3. Свойства этого соединения позволяют ему растворяться в воде.

В природе этот процесс имеет глобальное значение: таким способом известняк становится важным участником для формирования карстовых форм подземного рельефа. Ещё CaCO3 в некоторых условиях разлагается на ряд оснований, где самое объёмное – углекислый газ.

Эта реакция тоже играет глобальную роль в природной жизни – происходит естественное газирование минеральных вод.

По окрасу разновидности минерала характеризуются так:

• Традиционные тона – светло-серый, белый или кремовый.
• Цветовые – розоватые, желтоватые, красноватые, голубые и черные.

Блеск как специфическая черта отсутствует. Плотность: — /+ 2,6 балла. Морозостойкость и теплоизоляция высоких показателей.

При обжиге породы формируется негашёная известь – один из древнейших строительных материалов. А при растворении его в уксусных соединениях получается агрессивная реакция с шипением, бурлением и полным растворением минерала. Это, кстати, самый верный способ для различения натурального камня от поддельного.

Месторождения

Некоторые горные цепи целиком сложены из этого минерала. Широко распространена порода в массивах Альп и Крыма. Из континентов богата камнем ещё Северная Америка, а вот Австралия в этом смысле отстала: её образующие породы кальцита не содержат.

Самые плодоносные месторождения сосредоточены на Кавказе, в Сибирском регионе, на Урале. Китай – важный поставщик строительной разновидности минерала – мергеля.

Очень перспективным современным источником известняка признано Ждановское месторождение, которое разработано на территории РФ в Оренбургской области.

Основные сферы, где применяют известняк

За весь период своего существования люди глубоко познали свойства этого природного дара и научились применять его с максимальной пользой. Вот основные области человеческой деятельности, где известняк выступает важным материалом:

• Строительство. Разновидности камня здесь пригодились во всем: в возведении устойчивых многоэтажек, в облицовке фасадов и для мощения поверхностей.
• Ландшафтный дизайн и архитектура. Простота обработки и декоративные свойства в этих областях ценятся высоко, особенно если речь идёт о слоистых типах минерала с характерным рельефом выветривания.
• Производство отделочных материалов. Здесь акцент делается не на декоративность, а на органику происхождения камня.
• Меловые породы камня идут на изготовление карандашей-мелков, и в составы зубных порошков, и в производство дорогой качественной бумаги.
• Кабельное производство не обходится без покрытия сварочных электродов известняковыми составами.
• Полиграфия широко применяет литографический известковый камень для создания высокохудожественных гравюр.
• Ювелирное дело. Ценятся полупрозрачные образцы пастельной гаммы. Лучшие дизайнерские и декоративные сочетания получаются с серебряными и мельхиоровыми оправами.

Известняк в литотерапии и магии

Литотерапевты, базируя свои рекомендации на опыте многих поколений, советуют использовать минерал как лечебное средство со следующими качествами:

• абсорбирующее;
• гипоаллергенное;
• антисептическое.

При любых заболеваниях считается полезным пить воду, которая прошла очистку кальцитом. Также считается, что камни известняка очищают и обеззараживают воздух в помещении. Вред известняк способен нанести лишь тем, кто занимается его добычей – вдыхание пыли минерала и её оседание в лёгких не лучшим образом сказывается на здоровье.

Существует целая градация лечебных свойств известняка по цветовому признаку:

1. Красноватый кальцит. Лечит нервные переживания и болезни крови.
2. Желтоватый известняк. Для медитации и регулирования пищеварения.
3. Розовые сорта. Нервные расстройства, здоровый сон.
4. Голубой известняк. Снижение давления.

Терапевтический эффект достигают путём контакта с камнем: его прикладывают к больной зоне. Можно просто подержать его в руках при отдельных приступах и проявлениях недуга.

В магии с камнем связывают легенду, что он развивает экстрасенсорные возможности каждого человека, открывает путь к ясновидению. Это талисман от лени и для творческого воображения. Астрологи включили известняк в перечень универсальных камней, подходящих большинству Знаков зодиака.

Исключают только Скорпионов – среди них больше всего людей, склонных к оккультизму и чёрной магии. А известняк по своей ауре – проводник светлой энергии и высоких духовных вибраций. Мистическому уклону Скорпионов это противоречит, и талисман-известняк «не дружит» с волевым и агрессивным знаком.

Что касается остальных – минерал охотно делится своими бодрящими и вдохновляющими свойствами и помогает владельцу видеть исход ситуации.

Известняк

ИЗВЕСТНЯК (а. limestone; н. Kalkstein; ф. calcaire; и. caliza) — осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко — из арагонита.

Состав известняка

Химический состав чистых известняков близок к кальциту, где CaO 56% и CO2 44%. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков.

Доломитизированный известняк содержит от 4 до 17% MgO, мергелистый известняк — от 6 до 21% SiO2+R2О3. Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона.

Принято отражать в названии известняков также преобладающее присутствие органогенных остатков (мшанковый, водорослевый), либо его структуру (кристаллический, сгустковый, детритусовый), или форму породообразующих частиц (оолитовый, брекчиевидный).

Описание и виды

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин).

Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе — перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк — массивный и плотный, слабопористый; травертиновый — кавернозный и сильнопористый.

Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. пишущий) мел. Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью, малой объёмной массой и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются). Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

По макротекстуре и условиям залегания среди известняков различают массивные, горизонтально- и наклоннослоистые, толсто- и тонкоплитчатые, кавернозные, трещиноватые, пятнистые, комковатые, рифовые, фунтиковые, стилолитовые, подводно-оползневые и др.

По происхождению выделяют органогенные (биогенные), хемогенные, обломочные и смешанные известняки.

Органогенные (биогенные) известняки представляют собой скопления карбонатных остатков или целых скелетных форм морских, реже пресноводных организмов, с небольшой примесью преимущественно карбонатного цемента.

Хемогенные известняки возникают в результате осаждения извести с последующей перекристаллизацией карбонатной массы осадков, преимущественно из морской воды (кристаллический известняк) или от натёков из минерализованных источников (травертин).

Обломочные известняки образуются в результате раздробления, смыва и переотложения угловато-окатанных обломков карбонатных и других пород и скелетных остатков, преимущественно в морских бассейнах и на побережьях. Известняки смешанного происхождения представляют собой комплекс отложений, возникших в результате последовательного или параллельного наложения различных процессов образования карбонатных осадков.

Цвет известняков преимущественно белый, светло-серый, желтоватый; присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, чёрную, бурую, красноватую и зеленоватую окраску.

Известняк — одна из самых широко распространённых осадочных горных пород; она слагает различные формы рельефа Земли.

Залежи известняков встречаются среди отложений всех геологических систем — от докембрийских до четвертичной; наиболее интенсивное образование известняков происходило в силуре, карбоне, юре и верхнему мелу; составляют 19-22% от всей массы осадочных пород. Мощность толщ известняков чрезвычайно изменчива: от первых сантиметров (в отдельных прослоях отложений) до 5000 м.

Применение известняка

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве. В металлургии известняк служит флюсом. В производстве извести и цемента известняк — главный компонент.

Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги.

Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.

Известняк — важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производства бетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог, фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр. Слаботрещиноватый мягкий известняк часто распиливается на блоки непосредственно из массива с помощью различных камнерезных машин. Такие известняки (пильные известняки) особенно ценны как строительный материал.

Месторождения известняка

Месторождения известняка широко распространены в CCCP, особенно в Центральном экономическом районе, на Северном Кавказе, в Поволжье, Прибалтике, Крыму, Молдавской CCP, Азербайджанской CCP и др.

Главнейшие разрабатываемые в CCCP месторождения: Афанасьевское (Московская область) — белый известняк, используемый для производства цемента; Барсуковское (Тульская область) — флюсовый известняк; Гурьевское (Венёвское) месторождение (Тульская область) — плотный известняк, используемый для щебня; Окницкое (Молдавская CCP) — ракушечно-оолитовый известняк для производства пильных стеновых блоков; Бодракско-Альминское (Крым) — мягкий белый ракушечный пильный известняк для изготовления облицовочных и стеновых материалов; Шахтахтинское (Азербайджанская CCP) — серовато-жёлтый и светло-коричневый пильный кавернозный травертиновый известняк для облицовочных плит; Жетыбайское (полуостров Мангышлак, Казахской CCP) — розовый, светло-серый, cepo-жёлтый пористый ракушечный пильный известняк для облицовочных плит.

Физико-химические свойства известняка

В зависимости от структуры и текстуры известняки имеют различные физико-химические свойства:

• различные разновидности известняка имеют различную плотность. Плотность известняков колеблется от 2700 до 2900 кг/м3, в зависимости от содержания примесей доломита, кварца и других минералов.
• объёмная масса известняков изменяется от 800 кг/м3 до 2800 кг/м3.
• предел прочности при сжатии известняков колеблется от 0,4 МПа до 300 Мпа.
• потери на износ, истирание и дробимость увеличиваются, как правило, с уменьшением объёмной массы известняков.
• морозостойкость для кристаллических известняков достигает 300-400 циклов, но резко изменяется у известняков иной структуры и зависит от формы и связи пор и трещин в нём.
• обрабатываемость известняков имеет прямую связь с их структурой и текстурой. Ракушечник и пористые известняки легко распиливаются и обтёсываются; кристаллические известняки хорошо полируются.

Благодаря широкой палитре разновидностей известняка, он имеет разнообразие фактур и оттенков. Самый распространенный цвет известняков: белый, светло-серый, желтоватый.

Присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, чёрную, бурую, красноватую и зеленоватую окраску известняка.

Разновидности известняка

По структуре выделяют следующие разновидности известняка: кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин).

Среди разновидностей кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе — перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк — массивный и плотный, слабопористый; травертиновый — кавернозный и сильнопористый.

Среди разновидностей органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают следующие разновидности: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый мел. Органогенно-обломочные известняки характеризуются такими свойствами как: крупная пористость, малым объёмном массы и легкостью обработки .

Разновидности обломочно-кристаллического известняка состоят из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней.

Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня.

Характеризуются данный известняк, следующими свойствами: мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением.

Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется следующими свойствами: ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

По макротекстуре и условиям залегания среди известняков различают следующие разновидности: массивные, горизонтально- и наклоннослоистые, толсто- и тонкоплитчатые, кавернозные, трещиноватые, пятнистые, комковатые, рифовые, фунтиковые, стилолитовые, подводно-оползневые и др.

По происхождению выделяют следующие разновидности известняка: органогенные (биогенные), хемогенные, обломочные и смешанные известняки.

Поскольку известняк является натуральной породой, он отличается вариативностью разновидностей. Многообразие видов известняка отличаются друг от друга по физико-химическим свойствам, и соответственно применяются в различных сферах строительства и производства.

Эксплуатационные преимущества известняка

Среди основных свойств известняковой породы следует отметить:

• практичность – известняк устойчив к механическим повреждениям, неприхотлив в уходе, гармонично вписывается в контекст разнообразных стилистических решений.
• долговечность – первые признаки разрушения известняка появляются лишь через сотни лет интенсивной эксплуатации.
• экологичность – известняковый камень не только не провоцирует аллергические реакции и не загрязняет окружающую среду, но и является надежным препятствием на пути радиационных лучей;
• термоустойчивость – известняковое покрытие выдерживает высокие температуры и резкие перепады, а также является отличным теплоизоляционным материалом.
• цветостойкость – устойчив к выгоранию под влиянием прямых солнечных лучей и в течение многих лет сохраняет изначальную насыщенность цвета.
• однородная структура позволяет изготавливать изделия самых сложных форм с минимальными потерями материала.
• разнообразие фактур – поверхности известняка можно придать любую фактуру: от абсолютно гладкой до рельефов, имитирующих разнообразные текстуры. Особенно ценен слоистый известняк, который имеет естественный ярко выраженный рельеф выветривания.
• пластичность и простота обработки – позволяют придавать изделиям из известняка самые замысловатые архитектурные формы. Каменная порода без труда подается обработке при помощи строительных пил, токарных станков, колющих и режущих инструментов.

Сфера применения известняка

Применение известнякового материала сегодня широко распространено в сфере промышленности, строительства, отделочных и облицовочных работ. Поскольку известняк является долговечным и эстетичным камнем, изделия из него используются для:

• строительства зданий – известняк входит в состав цементной смеси для заливки фундамента. Прочностные характеристики известняковой породы позволяет создавать устойчивые и надежные фундаменты даже для многоэтажных строений.
• декорирования экстерьера – особенно элегантно и презентабельно смотрятся цоколи, колонны, наличники, наружные лестницы, полы веранд и террас из известняковой крошки и камня. Кроме того, известняковые плиты пользуется огромной популярностью при облицовке фасадов зданий, поскольку устойчивы к низким температурам, обеспечивает хорошую теплоизоляцию помещения и укрепление несущих стен. Известняковая облицовка гарантирует строению не только длительную сохранность, но и презентабельный и роскошный внешний вид. Использовать известняк в качестве облицовочного материала можно для абсолютно любых зданий: жилые дома, рестораны, торгово-развлекательные комплексы, магазины, бизнес-центры, религиозных строений и т.д.
• оформления интерьера – во внутреннем пространстве известняк успешно применяется для отделки стен и дверных проемов, сооружения каминов, а также в качестве напольного покрытия. В качестве декоративных элементов известняковые изделия могут использоваться в помещения с высокой влажностью (бассейн, ванная комната, сауна и т.д.). Декораторы также используют известняковые изделия (колонны, статуэтки, скульптуры, карнизы, столешницы, подоконники и т.д.) для наполнения декоративной эстетики помещения.
• создания уникальных ландшафтных дизайнов – известняк является удачным материалом для создания фонтанов и водоемов, декоративных стенок, оград, «альпийских горок» и других объектов ландшафта. При этом химические элементы, которые содержаться в известняке, обеспечивают нормализацию почвенного состава озелененного участка.

Цены и наличие материала можно уточнить по телефонам:

Связаться с нами +7 (499) 191 56 66
+7 (499) 197 03 48

Известняк и его свойства

Известняк является одной из разновидностей пород осадочного происхождения. Он определяется во множестве проявлений – от ракушечника до сформированных коралловых рифов, горных массивов и тонких налетов, прочного мрамора и рассыпчатого белого мела.

Являясь карбонатом кальция (СаСО3), известняк содержит множество дополнительных химических и органических примесей, которые формируют разновидности породы. Например, доломитовые породы содержат включения оксида марганца, мергели – примесь серы. Основу камня составляет органика – панцири, раковины, скелеты моллюсков и других древних обитателей морей.

Известняк не относится к прочным и плотным породам, кроме некоторых разновидностей (мраморные, коралловые). Он гигроскопичен, растворяется в воде, легко поддается резанию, при взаимодействии с кислотами выделяет углекислоту.

Этот фактор опасен для человечества, так как подземные воды и осадки, насыщенные кислыми соединениями, в краткие сроки способны разлагать грунтовые отложения известняка.

В результате вымытых пустот образовываются провалы, которые способны поглотить многоэтажные здания.

Зарождение известняковых пород началось сотни миллионов лет назад. С первобытных времен люди оборудовали жилище в гротах и пещерах, состоящих из известняков. С тех пор камень стал использоваться как уникальный, прочный строительный материал, из которого впоследствии возводились города Древней Руси, статуи, скульптуры и монументы.

Виды и цвета известняка

В природе существует большое количество разновидностей известняков, которые классифицируются как по окраске, так и по структуре, химическому составу, происхождению, сфере применения, другим характеристикам.

В зависимости от вида примесей можно объединить известняки различных цветов в следующие группы:

• Белый и серый цвет – «чистая» порода, не содержащая посторонних примесей;
• Красные и бурые оттенки – известняки, в составе которых имеется примесь марганца;
• Желтые и коричневые цвета – обеспечиваются примесями железа;
• Зеленые тона – камни с органическими включениями в виде морских водорослей;
• Темно-серые и черные оттенки – редкие известняки с примесями органики.

В зависимости от структурных особенностей и химического состава породы:

• Доломитизированные – известняки, в составе которых содержится 4 до 17% оксида магния. При увеличении доли магния происходит преобразование этой разновидности породы в доломиты.
• Мраморизованные – карбонатные известняки с палитрой оттенков от светло-бежевого до серо-голубого и высоким содержанием органических включений (окаменевших раковин моллюсков).
• Коралловые – твердые известняки с пористой структурой, формирующиеся в рифы из раковин моллюсков и панцирей других древних обитателей морской фауны.
• Глинистые – образования, имеющие промежуточный состав между известняками и мергелем, при этом соотношение частиц глины и карбонатов может варьироваться. Они мягче известняков и более хрупкие в сравнении со сланцевыми глинами.

По происхождению выделяют следующие разновидности известняков:

• Юрский (мраморный) – органическая порода с историей в сотни миллионов лет, которая имеет высокую прочность, плотность и мелкую зернистость. В Средневековье разновидность известняка называли мраморным за его подверженность полировке.
• Путиловский – известняк с уникальными физическими характеристиками, низким процентом поглощения влаги и истирания. В период становления Петербурга являлся основным строительным материалом, назван в честь места добычи известняка – Путиловского карьера, расположенного в Ленинградской области.

В зависимости от сферы применения:

• Флюсовый – прочный вид известняка, основное сырье для получения флюса, который имеет широкое применение в металлургии, где используется для выплавки металлов.
• Облицовочный – строительный камень органического происхождения, который используется для облицовки экстерьеров и интерьеров помещений.

По особенностям залегания и макротекстуре различают трещиноватые, слоистые, оползневые, плитчатые, кавернозные известняки.
К содержанию

Добыча известняка и его месторождения

Известняк является распространенной осадочной породой, запасы которой считаются неисчерпаемыми. Его нет разве что в Австралии, на остальных континентах добыча ведется в промышленных масштабах.

Основные месторождения России расположены в западной части государства, которая в прошлом была покрыта морями. Массовые разработки ведутся от Белгородской и Тульской области к Москве, в Вологодской, Воронежской области и окрестностях Санкт-Петербурга, в регионах Краснодарского края и Архангельска. Урал и Сибирь отличаются единичными месторождениями.

В странах ближнего зарубежья крупнейшее Еленовское месторождение камня находится в Донецкой области Украины. Множество горных массивов Альп имеют известняковое происхождение.

Лечебные и магические свойства минерала

Органический и чистый состав известняка позволяет успешно пользоваться его целебными свойствами. Это эффективный антисептик, который блокирует распространение инфекции по всему организму. Именно поэтому природный камень, не вызывающий аллергических реакций, в ограниченных количествах используется народными целителями для облегчения состояний при многих заболеваниях.

Магическое действие известняка аналогично силе кальцита. Он так же развивает в людях интуицию, способность предвидеть действия и последствия. Своей энергетикой камень на эмоциональном уровне притягивает к своему хозяину внимание окружающих. Это свойство часто используют девушки для приворота к себе понравившегося парня.
К содержанию

Знаки зодиака

Известняк, основой которого является кальцит, можно порекомендовать всем знакам зодиака, кроме Скорпионов. Особенно ощутят помощь камня представители астрального дома, которым в профессиональной деятельности нужна четкость и безошибочность. Это финансисты, бухгалтера, медики и представители адвокатских структур.
К содержанию

Что такое известняк: особенности известняка и применение в строительстве

Камень известняк является осадочной породой преимущественно биогенного происхождения, которая представлена в большом разнообразии форм и разновидностей.

Из неё сложены многие горные массивы, коралловые рифы, известковые налёты, меловые обрывы и напластования в толще земной коры.

Он образовывался в разные геологические эпохи и в разных условиях, что и привело к появлению стольких его разновидностей.

Какое вещество является основой известняка?

Основой известняка является одно и то же вещество – карбонат кальция (формула: CaCO3). Это значит, что, несмотря на изобилие форм и вариантов, у всех известняков имеется и много общего.

Прежде всего, это способность постепенно растворяться в воде и кислотах, склонность к намоканию под действием влаги, гигроскопичность, относительная мягкость, благодаря чему он легко обрабатывается. При нагревании происходит разложение известнякана оксид кальция (СаО) и углекислый газ (СО2). Реакция разложения известняка применяется при производствеизвести.

Ещё одна отличительная особенность этого материала – биологическое происхождение большей части его массы, наличие отпечатков моллюсков и других живых существ, чьиосадки становились его частью

Возраст самых древних отложений составляет сотни миллионов лет. Основным местом его образования и накопления были днища морей и водоёмов.

Эта порода интересна ещё и тем, что под действием воды в ней образуются подземные пустоты и пещеры, многие из которых стали рекреационными объектами. Пещеры активно использовались древними людьми.

Где добывается известняк

Добывание известняка

Данная порода имеет практически повсеместное распространение, а запасы этого полезного ископаемого огромны и никогда не будут исчерпаны. Добывают её открытым способом на карьерах. Для этой цели привлекается тяжёлая техника; может использоваться метод подрыва пласта. Огромные напластования известняка имеются в Северной Америке, в Европе и в России.

В нашей стране более богата им западная часть. В частности, хребты Кавказских гор нередко целиком сложены из этой породы. Большое количество месторождений имеется и в центре Европейской части России: Московской, Тульской, Воронежской, Белгородской и других областях. Крупные месторождения известняка разрабатываются на востоке Украины (Донбасс).

В Крыму имеются месторождения редких известняков.

Как применяется известняк

Эта порода широко применяется в различных областях:

• Строительство и облицовка. Известняк в строительстве используют при производстве смесей, цемента, извести, а так же для облицовки стен, лестниц, балконов, каминов, полов (отделочные плиты и т. д.).
• Дорожное строительство. Используется кусковой материал для создания насыпей, уплотнения грунта. Предпочтение отдаётся материалам с более высокой насыпной плотностью. Обычно она увеличивается при уменьшении размерачастиц.
• В металлургической промышленности. Добавление известняка улучшает и облегчает процесс выплавки металлов, создания сплавов.
• При изготовлении термостойкого стекла.
• В химической промышленности: производство резины, соды, лаков и красок.
• В качестве фильтрующего материала для очистки воды и в пищевой промышленности.
• При других видах производства: изготовление минеральных удобрений, мыла, полиграфической продукции.