Що таке вапняк і де застосовують камінь: види, родовища та приховані властивості

Вапняк - це мінеральна порода, що містить кальцит. Має багато різновидів. У ході утворення формується в камінь різної щільності та кольору, переважно пастельних відтінків. Він застосовується у промисловості, а також у народній медицині, магії.

Що таке вапняк

Вапняк - корисна копалина. Буває світлого чи темного забарвлення. Будова з тонкими чи великими зернами.

Камінь формується століттями на дні водойм із осадової гірської породи. Його знаходять у місцях розташування стародавніх та сучасних океанів, морів.

У натуральному камені, крім кальцію, також виявляють:

• морські лілії, їжаків;
• корали;
• черепашок;
• молюсків;
• брахіоподів;
• форамініфер;
• криноїдів;
• скам'янілі скелети риб.

Основа хімічного складу - 50-95% карбонату кальцію. Від концентрації кальциту залежить щільність мінералу та чистота білого кольору. Ще камінь містить 5-50% кварцу, польових шпатів, опала, доломіту, халцедону або каоліну (глини). Вони фарбують мінерал у сірий, рожевий, червоний, кремовий, чорний чи блакитний колір.

Різновиди та кольори

За застосуванням виділяють вапняк кормовий, флюсовий, будівельний. Перший дрібний очищений від домішок використовується для мінеральних добавок, фільтрів, добрив. Друга підходить для металургійної промисловості. З третього будують будинки, роблять плитки, щебінь, порошок, каміння, блоки чи тротуар.

Будівельним та декоративним черепашником викладають стіни, роблять паркани, утеплюють будівлі, підлоги.

По структурі розрізняють вапняковий камінь:

• тріщинуватий – у породі є розколи, від кількості залежить обсяг шматків після вибуху;
• крейдяний - тендітний, пористий;
• шаруватий - на зламі розрізняються неоднорідні смуги різного кольору, відтінку;
• дрібнозернистий – крупинки видно без збільшувального скла;
• тонкозернистий – частки видно під лупою;
• оолітовий – у дрібнозернистій текстурі видно великі кальцити;
• пористий, туф - тонкозернистий, видно великі або дрібні отвори;
• мармуризоване – кристалічне, щільне, неоднорідне забарвлення, містить скам'янілості.

За хімічним складом виділяють доломітизований, глинистий (мергелистий), марганцовистий, залізистий та бітумінозний (чорний) вапняк. Назва залежить від додаткових речовин.

За походженням мінерал буває хемогенним, вторинним, органогенним. У першому випадку камінь утворився із осаду карбонату кальцію після хімічної реакції. У другому – сформувався із уламків інших вапняків. Третій виник від накопичення органічних елементів.

До органогенної породи відносять утворення:

• нуммулітові (Nummulites – вид одноклітинних організмів);
• коралові, рифові;
• шламові (детритові);
• крейдяні, мшанкові (утворені з водоростей);
• фузулінові – (Fusulina – найпростіша морська тварина);
• черепашники (суміш кальцію, глини, раковин молюсків).

За кольором розрізняють вапняк білий, золотистий, бежевий, лимонно-жовтий, сірий, кремовий. Буває камінь зелений, червоний, рожевий, блакитний, бурий.

До рідкісних відносять чорний мінерал. Темне забарвлення виходить через вміст нафтопродуктів чи органіки.

Історія та походження породи

Вапняк використовувався в давнину. З нього будували храми богів греки.У Єгипті обтесаними монолітами виклали піраміду Хеопса. У Росії та Мальті з нього зводили будівлі, собори. Археологи з каменю знайшли багато фігурок, ліпнини, предметів інтер'єру.

Для утворення вапняку необхідна осадова порода. Вона утворюється двома шляхами. У першому випадку це осадження речовин із гарячих розчинів, наприклад, біля термальних джерел. Закам'янення відбувається у процесі охолодження.

У другому варіанті на дно осідають залишки риб'ячих скелетів, черепашки молюсків, інші органічні елементи. Товща води сприяє їх ущільненню з подальшим затвердінням.

Таку осадову породу також називають гірською. Пояснення просте: осідання відбувається довгостроково на великій площі. В результаті виходять масивні пласти з різними скам'янілими мінералами. Відкладення змінюють рельєф дна, утворюючи височини. Після висихання стародавніх морів землі залишилися гори з осадовими породами, де вперше знайшли вапняк.

Перший утворюється у процесі метаморфозу, що спричинив перекристалізацію вапняку. У другому відкладенні є натрій.

Як добувають та обробляють вапняк

Умовне позначення вапнякових покладів на фізичній карті виглядає у формі білого квадрата із двома чорними діагональними лініями. В інженерно-геологічних документах скупчення мінералу відзначають прямокутником з поперечними та поздовжніми смугами. Знак нагадує малюнок цегляну кладку.

Родовища є у Європі, Росії, Америці. Вапняку немає лише в Австралії. Мергель везуть із Китаю. Багато цінних покладів є у Криму, на Донбасі, на Кавказі. У Московській області видобувають мінерал, що підходить для цементу. У Челябінській області розташовані Варненський та Устинівські кар'єри. Останні приваблюють туристів та цінні археологічними знахідками.

Путиловський вапняк строкатий, лежить у Ленінградській області. Його брали на будівництво Петербурга. У Волосівському р-ні є бежевий кікеринський мінерал, а Гатчинському – жовтий єлизаветинський доломіт. Чобаретське та Ульянівське родовища відомі мармуровим каменем.

Є поклади гарних вапняків:

• Веневський – мармуровий, у Тулі;
• дагестанський – білий, жовтий біля села Акушинський та Муггі, міста Лабінськ;
• казахстанський – ракушняк у Східно-Казахстанській області;
• володимирський – у Судогодському, Килимівському районах;
• кримський - мшанкові білі в Інкерманському кар'єрі, Білогірські розробки;
• м'ячковський – кремовий, у Підмосков'ї.

Способи видобутку вапняку різняться залежно від його обсягу кар'єрах. Спершу з поверхні бульдозерами зчищають неліквідну породу. У великих родовищах закладають вибухівку. У місцях малих покладів бурами та фрезами вирізують прямокутники.

Шматки видобутого вапняку дроблять фрезерним комбайном або гідравлічним розпушувачем, вантажать у самоскиди та відвозять на завод. Проти корозії грунту ями, що утворилися, засипають землею, засівають травами, саджають чагарникові рослини. Для отримання вапна дрібну фракцію каменю обпікають у печах.

Вапняковий пил осідає в легенях, викликаючи розвиток професійної астми. Усі робітники мають носити респіраторні маски для профілактики хвороби.

Властивості та застосування вапняку

Застосовують мінерал скрізь з урахуванням його властивостей. На міцність вапняку впливає зовнішнє середовище. Будівельні матеріали довго служитимуть у сухому кліматі без різких температурних перепадів. При затяжних дощах поверхня виробу набирає вологу, може розмиватися. У разі раптових заморозків вологі плити починають тріскати.

В умовах російського клімату, для вуличних робіт та оздоблення фасадів підходить лише один вид вапняку – Юрський мармуризований вапняк, що видобувається в Німеччині. Даний камінь сертифікований в Росії та відповідає вимогам ГОСТ 9480-2012, ГОСТ 23342-2012 та ГОСТ 9479-2011. Згідно з протоколом випробувань, юрський камінь легко витримує 150 циклів зима/літо, що є основною вимогою для отримання сертифікату та дозволу на облицювання фасадів міських будівель.

Тому для застосування у промисловості вапняковий камінь підлягає стандартизації. У маркуванні вказують великі літери назви та розміру каменю, відсоткове співвідношення оксидів мікроелементів.

Вапняк

Вапняк є гірською породою, утвореною в результаті осадження частинок органогенного та хемогенного характеру. Родовища мінеральної сировини, що застосовується в різних галузях виробництва, поширені на широких територіях.

Характеристика мінерального складу породи

У таблиці величин твердості за Моосом камінь вапняк посідає 3 місце зі зростанням показників. Його твердість відповідає 3, а щільність залежить від вмісту домішок, зокрема доломіту, кварцу та інших мінералів.

Речовини, що входять до хімічного складу вапняку, можуть руйнуватись під дією води, повільно розкладатися на відповідні основи з виділенням вуглекислого газу. Ці природні процеси є джерелами газу для мінеральних вод та факторами, що сприяють утворенню карстових печер у земних глибинах.

У разі підвищення температурного градієнта до 200°C камінь швидко розкладається, а результаті випалу утворюється вапно.

Формула вапняку, що складається з кальциту, це CaCO3. Якщо склад містить доломіт, хімічна формула включає магній CaMg(CO3)2.Вапнякова гірська порода, склад якої формують раковини та їх уламки, називається черепашник (черепашник).

Колір мінералу зазвичай білий або сірий, але домішки органічних речовин змінюють породу, наносячи чорний і темно-сірий відтінки. Наявність сполук заліза в різних концентраціях надає жовтого, червоного або коричневого забарвлення.

Види породи

Фізичні властивості вапнякового матеріалу залежать від наявності порожнин і пор у породі. Поклади мінеральної сировини зустрічаються у всіх геологічних системах.

Найбільш інтенсивне формування відкладень – у карбоні, мілині. Основна характеристика вапняку з карбону – відсутність блиску та білий з жовтуватим відтінком колір. Його відмінна риса — легкість у обробці, різноманітність текстурних поверхонь та природних малюнків.

Структура мінералу різноманітна і є основою виділення різновидів породи. Виділяють такі типи:

• органогенно-уламкову;
• кристалічну;
• змішану (уламково-кристалічну);
• травертин (натічну).

За розміром зерен розрізняють крупно-, дрібно-і прихованокристалічні види вапняків.

Матеріал, що використовується як письмовий інструмент, для нанесення контурів на тканину, з метою розвитку у дітей творчого ухилу, більш відомий як крейда (білий вапняк), відноситься до типу органогенно-уламкових утворень. Якщо розглянути шматочок крейди при збільшенні, то можна побачити в ньому дрібні мушлі.

Потужність товщ породи залежить від умов формування осадових утворень і становить від кількох сантиметрів до 5 км. Міцність вапняку невисока, а у вологому стані вона знижується.

До кожного родовища характерний нерівномірний показник міцності сировини.Мармуровий вапняк на відміну від інших мінеральних утворень, у тому числі граніту, має меншу твердість і легко піддається обробці.

Властивості мінералу залежать від характеру його утворення та складу. Іноді порода складена оолітовими зернами, уламками кварцу та кремнію, характеризується дрібними порами, невисокою міцністю.

Так, наприклад, травертин (натічна освіта) характеризується структурою у вигляді осередків, невисокою об'ємною масою; він легко піддається обробці.

Типовий приклад карбонатних утворень у сучасних умовах спостерігається біля джерел, у водах яких розчинений компонент осідає на рослинах та різноманітних предметах у вигляді нальоту.

Путиловський вапняк свого часу був основним матеріалом для будівництва міста на Неві. Відмінні фізико-хімічні властивості, мінеральний склад та стійкість до впливу довкілля дозволяють активно впроваджувати його у будівництво як декоративний економічно вигідний матеріал.

Мармурований вапняк складається з карбонатів, у його складі містяться скам'янілості у вигляді молюсків, раковин. Матеріал, що видобувається сірувато-блакитного, білого кольору з жовтим відтінком. Мармурову вапнякову породу використовують як оздоблювальний компонент для фасадів при виконанні реставраційних робіт.

Сфери застосування мінеральної сировини

Гірська порода не рідкісна, родовища розробляються в усьому світі. Запаси доломітів біля РФ розподілені нерівномірно, а основні поклади сировини зосереджено у Центральному федеральному окрузі, на Уралі й у Сибіру.

Залежно від форм залягання породи та глибини розробки видобуток вапняку провадиться з використанням спеціальної техніки, різної за функціональністю.

Застосовується матеріал у різних галузях промислового виробництва, металургії. Вапняк у будівництві використовується як:

• необроблених брил каменю;
• щебеню;
• вапна (білого кольору);
• облицювальних плит;
• мінеральної крихти та піску;
• стінового каменю;
• мінеральної вати та порошку;
• борошна.

У цементній галузі використовуються різновиди мінеральної сировини — крейда та мергель. Використання матеріалу в будівництві як компонент для розчинів, бетону, штукатурки підвищує якість та надійність робіт.

Особливі властивості карбонатних утворень роблять їх привабливим матеріалом для декоративних та оздоблювальних робіт. Різноманітність текстурних і фактурних характеристик є окрасою будь-якого інтер'єру.

Карбонатний матеріал (алебастр, гіпс) є каменем. Протягом багатовікової історії його використовують для виготовлення статуеток, свічників, ювелірної біжутерії. Вироби, що дійшли до наших часів, мають попит серед колекціонерів і поціновувачів мистецтва.

Флюсовий вапняк і доломіт застосовуються в металургії як матеріал і сировину для переробки нефелінових руд на цемент, соду і глинозем. Вапняний камінь використовують як матеріал для будівництва гідротехнічних споруд.

Флюсуюча добавка компонента, що вводиться доменну шихту з метою зниження температури плавлення породи, що не містить рудний компонент, є єдиним видом основної добавки. У металургії використовують доломітизований вапняк, що підвищує вміст шлаку оксиду магнію, який збільшує рухливість і стабільність хімічних і фізичних властивостей матеріалу при зміні температурного градієнта.

Виробництво використаного з'єднання, що змінило вимоги до властивостей флюсу, дало змогу працювати з неміцними матеріалами. Тому як шихта застосовують черепашник. Його структура (велика пористість) дозволяє покращити технологічний процес та якість матеріалу, а хімічний склад позитивно впливає на збереження температурних умов.

Застосування вапняку в сільськогосподарському виробництві (доломитове борошно) дозволяє знизити кислотність ґрунту та збільшити врожайність культур. Як сировина порода використовується у скляній промисловості.

Вапняковий компонент використовується для очищення цукру від домішок, полірування виробів із кольорових металів, зовнішнього покриття електродів та теплоізоляції конструкційних сполук.