Мел, известняк

Записи с меткой «обработка»

Фирма Empstone успешно функционирует в сфере добычи и изготовления изделий из доломита, известняка, ракушечника и другого натурального камня, которые применяют как в строительстве (облицовка фасадов), так и в ландшафтном дизайне (натуральный камень).
Известняк — осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая более чем на 50% из карбоната кальция в форме кальцита, а также из доломита.
Известняк — это не просто горная порода, а широко распространенная горная порода, которая появилась на Земле много миллионов лет назад. И где же он появился, этот известняк? Оказывается, на дне древних морей — из морских осадков, в том числе из останков всяких рыб и морских животных и , порой, даже птиц — которые умерли, летя над водой. А поскольку морей было много, осадков в них накпопилось за миллоионы лет тоже немало, то и известняка теперь тоже полно. Ученые говорят, известняк занимает около одной десятой части всех отложений на покрове нашей планеты.
Добыча известняка проводилась довольно просто — способом ломки. Назывался он так потому, что верхний слой породы поднимали ломами и разбивали ударами молота по железным клиньям. Небольшие кусочки камня вынимали вручную, для более больших использовали устройство типа ворота, которое приводили в действие от десяти до двадцати рабочих. Распилка камней на блоки выполняется вручную простой железной пилой. Часть добытого известняка шло для получения извести, бруски и блоки предназначались для постройки фундаментов и стен, а плоские плиты хорошо подходили для внешней и внутренней отделки зданий.
Обработка изделий из известняка также осуществлялась вручную. Неровности поверхности скалывали специальным инструментом, а затем шлифовали с помощью речного песка и чугунной гладилки, камень таким образом получался гладким и ровным. Для придания готовым изделиям дополнительной прочности их высушивали под солнцем или в специальных печах. В принципе сейчас добывают известняк примерно так же, разве что больше используется механический труд и автоматизация.

Процесс метаморфизации идет с разной скоростью и интенсивностью, останавливаясь на различных стадиях. Образуются переходные формы — уже не известняк, но еще и не мрамор. Их принято называть мраморовидным известняком. Но бывает и так: мелкие раковинки, из которых состояла осадочная порода, уже сплавились в единую массу, и данная горная порода по своим свойствам: пористости, влагоемкости, плотности — значительно ближе к мрамору, хотя отдельные крупные окаменелости еще видны в ней. Исторически сложилось так, что в литературе по строительству, посвященной горным породам и минералам, для обозначения переходных, не полностью метаморфизованных пород чаще применяется термин «мрамор», а в петрографической и минералогической — «мраморовидный известняк».

Но если камень по свойствам ближе к мрамору, то иногда и в литературе по минералогии он именуется мрамором. Так, в книге «Рассказы о самоцветах» академик А. Е. Ферсман пишет: «Мы уже упоминали о мраморах Крыма из окрестностей Балаклавы. Как нежно и гармонично переплетаются в них желтые, красные и бурые тона и как неожиданно выплывают на этом теплом фоне отдельные раковинки и кораллы! <…> Лучше других известны у нас пестрые мраморы Урала: красные с остатками кораллов и белыми нежными жилками мраморы Нижнего Тагила…» (А. Е. Ферсман. Рассказы о самоцветах. — М.: Наука, 1974, с. 148-149.)

Если говорить о крымских камнях, то знаменитый камень «биюк-янкой» (название дано по поселению в Крыму), которым выложены вестибюли многих станций московского метро, в разных геологических источниках именуется то мрамором, то мраморовидным известняком. Так уж устроен мир — не только живая, но и каменная природа с трудом поддается классификации.

Осадочные горные породы породы образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Большинство известняков формировалось в мелководных морских бассейнах путём накопления органических остатков, при одновременном химическом осаждении кальцита, реже — в водоёмах суши. Известняки залегают в виде пластов и встречаются среди отложений всех геологических систем.
О месте и роли известняков в истории Земли говорит уже тот факт, что в геологии целая эпоха развития планеты называется меловым периодом.
Наиболее частыми примесями в известняках являются доломит, кварц, глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа и марганца, а также пирит, марказит, фосфаты, гипс и органические вещества. Известняки нередко содержат остатки известковых скелетов ископаемых организмов.
Химический состав чистых известняков приближается к теоретическому составу кальцита (56% CaО и 44% СО2). Доломитизированные известняки — известняки, содержащие MgO от 4 до 17%.
Доломиты — При возрастании содержания магния доломитизированные известняки через ряд промежуточных разновидностей переходят в доломиты. Мергели — Известняки, содержащие от 25 до 50% глинистых частиц, называются мергелями. Существуют также переходные образования между известняками и песчаниками.

Известняки широко распространены в природе. Их огромные залежи, образовавшиеся миллионы лет назад из скелетов морских животных, составляют примерно 20% от общего количества осадочных пород. О месте и роли известняков в истории Земли говорит уже тот факт, что в геологии целая эпоха развития планеты называется меловым периодом.

Образовались известняки в результате не очень сложных, но длительных геохимических процессов. Реки ежегодно выносят в моря многие миллионы тонн извести в виде взвеси и в растворенном виде. При встрече речной воды с соленой морской образуется своеобразный «геохимический барьер», на котором растворимые соединения, в том числе и известь, выпадают в осадок, смешиваясь с илом. Часть бикарбоната кальция остается в растворенном состоянии и постепенно поглощается морскими растениями и животными.

В результате в течение миллионов лет огромное множество раковин погибших моллюсков и кораллов образовало колоссальные скопления углекислого кальция. Так возникли различные известняки, среди которых по породообразующим организмам различают коралловые, ракушечные, нуммулитовые, мшанковые, водорослевые и др.

Ракушечный известняк (или ракушечник) представляет собой довольно пористую породу, состоящую почти полностью из целых или раздробленных раковин морских организмов. Здесь встречаются раковины моллюсков разных видов, размеров.

Иногда внутренняя поверхность раковин покрыта щетками мелких прозрачных кристалликов кальцита. Если такой образец рассматривать при солнечном свете, то создается впечатление, что в камень вкраплены изысканные драгоценности.

В отличие от ракушечника нуммулитовые известняки состоят в основном из раковин одного вида — вымерших одноклеточных организмов рода нуммулитов, которые жили в позднем мелу в морях Евразии, Африки и Америки. Размеры их раковин колеблются от 1 до 10 см (а иногда и до 16).

Животные же класса мшанковых, напротив, характеризуются микроскопическими размерами: их длина доходит до 1 мм. Наибольшего разнообразия эти щупальцевые организмы достигали в палеозое, о чем свидетельствуют известняки с их окаменелостями.

Эти и другие разновидности известняков дают богатейший материал не только для геологии, но и для других наук, изучающих историю Земли: палеонтологии, палеоботаники и пр.

По форме слагающих компонентов выделяют также известняки оолитовые (гранулы 0,2-2 мм) и пизолитовые (гранулы и конкреции более 2 мм).

Интереснейшими проявлениями известняка являются сталактиты и сталагмиты. Эти пещерные образования, которые терпеливо создает природа, не только потрясают воображение, но и способны навевать поэтические настроения, как, например, у Сюлли-Прюдома:

С угрюмого свода вокруг
нависают
К земле сталактиты
холодные там,
И, капля за каплей,
с них слезы стекают,
И падают медленно,
гулко к ногам.

Если присмотреться, то можно увидеть, что поверхность сталактитов из-за проступающих в некоторых местах мелких кристалликов кальцита кажется сахаристой, а под бугристо-сахаристой корочкой карбонатной породы обнаруживаются прозрачные, солнечно-желтоватые, иногда с радужной поверхностью кристаллы кальцита.

Иногда из этой грубой, «невзрачной» известняковой породы выкристаллизовываются роскошные каменные цветы. В трещинах, прожилках, жеодах можно обнаружить кристаллы кальцита, сросшиеся в пучки, напоминающие хризантемы, георгины, гвоздики. А на изломе внешне ничем не примечательного известнякового камня вдруг «расцветает» изысканная кальцитовая «ромашка». Схожесть с цветами усиливается окраской кальцитовых кристаллов, которые в зависимости от примесей могут быть коричневыми, желтыми, бежевыми, красными, розовыми, белыми или бесцветными.

Наиболее вероятным регионом добычи белого камня в середине XII века являются выходящие к Москве-реке окрестности современных сел Верхнего и Нижнего Мячкова. В дальнейшем регионы добычи камня расширялись вместе с увеличением территории Владимиро-Суздальского великого княжества, в послемонгольское время — Тверского и Московского великих княжеств, а затем и централизованного Русского государства.
В домонгольское время на юго-западе Суздальской земли вероятно продвижение каменоломен от Мячкова в сторону современных Подольска и Домодедова. Регион Ковров — Мелехово — Судогда стал доступен для камнедобычи после присоединения к Владимиро-Суздальскому княжеству Нижнего Новгорода (начало XIII века). Возможно, нижегородские белокаменные храмы строились из ковровского камня, хотя более вероятно использование для этих нужд каменоломен в районе Касимова.
В послемонгольское время после присоединения в начале XIV века к Московскому княжеству Коломны, Серпухова и Можайска доступным для московских камнедобытчиков стал весь огромный регион, ограниченный Окой, Москвой-рекой и Нарой. С завоеванием во второй половине XIV века Боровска, Тулы, Тарусы и Калуги этот регион на юго-западе Московского великого княжества расширился от Нары до Угры.
Тверь во времена своей государственной самостоятельности (вторая половина XIII-конец XV века) располагала Старицкими каменоломнями. С начала XVI века в распоряжении древнерусских камнедобытчиков оказались и заокские территории.

До середины XV века каменное строительство на Руси вели исключительно князья. Кроме возведения крепостей и дворцов, которое входило в круг их непосредственных задач, они выступали ктиторами всех каменных храмов и в городах, и в селах, и в монастырях. Соответственно, и добыча камня была исключительно государственной. И только вместе с частным (с середины XV века — боярским, с начала XVI века — и купеческим) каменным строительством могли появиться и частные (боярские, купеческие и артельные) каменоломни.
Заброшеннный забой в подмосковной каменоломне.
Подавляющее большинство белокаменных зданий Древней Руси строилось в полубутовой технике (из обтесанного белого камня возводятся две стенки-облицовки — внутренняя и внешняя, промежуток между ними является забутовкой, то есть заполняется бутом — обломками камня, обломками плинфы (кирпича) и булыжниками, затем заливается известковым раствором). Соответственно, уже с XII века камень добывался и на обтеску (для стеновой кладки, декора и пр.; в дальнейшем будем называть такой камень товарным), и на бут, и на известь.
Камень добывался как открытым способом (карьерами), так и закрытым (каменоломнями). Старинные карьеры сегодня найти практически невозможно: они имели вид глубоких выемок в берегах рек и уже через несколько десятилетий после прекращения разработок полностью зарастали, превращаясь в неприметные овраги. А каменоломни XII-XVI веков вполне могли сохраниться. Более того — некоторые из известных в наше время крупных старинных систем-Мещеринская, Черепковская-1 (Дохлобарсучья), Сельцовская и пр.) теоретически могут включать в себя разработки времен Древней Руси.
Камень на известь обычно обжигался рядом с карьерами. Химическая формула обжига известняка:
CaCO3 = СаО + СО2 с поглощением тепла,
то есть при обжиге выделялся углекислый газ и оставалась негашеная известь. Полученная негашеная известь укладывалась в бочки (для защиты от влаги) и транспортировалась на стройплощадку, где известь гасили в так называемых творильных ямах (стенки этих ям обычно обкладывались досками для предотвращения смешения извести с землей). Химическая формула гашения извести:
СаО + Н2О = Са(ОН)2 с выделением тепла («кипением»).
Там, где требовалась особо качественная известь (например, для штукатурки под фрески), в целях полного гашения известь выдерживали в творильных ямах от нескольких недель до нескольких месяцев. Гашеную известь смешивали с песком и другими ингредиентами (соломой, древесным углем, толченой керамикой-цемянкой и пр.) и клали раствор в стены, фундаменты и пр., где гашеная известь высыхала («схватывалась»), выделяя воду и вновь образуя известняк. Химическая формула высыхания гашеной извести:
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О.
Иногда для ускорения «схватывания» вблизи стен разводили костры, служившие источниками не только тепла, но и углекислого газа. В фундаментах, куда доступ воздуха был закрыт, известь схватывалась очень медленно (иногда в течение многих десятилетий), что негативно влияло на надежность зданий.

В настоящее время белый камень добывается исключительно открытым способом (крупнейший из существующих карьеров — Домодедовский) и используется на щебень и известь (которая в дальнейшем идет в цемент); в сравнительно редких случаях — для реставрационных работ и садово-парковой скульптуры.

Солигаличский известковый комбинат ведет добычу известняка в Бединском месторождении. Известняк добывают открытым способом в карьере. Полученную массу известняка в виде крупных и мелких кусков погружают в транспортные средства одноковшовым экскаватором. Известняк доставляют на комбинат автосамосвалами. Перед обжигом известняк соответствующим образом сортируют по размеру кусков. Это осуществляется на дробильно-сортировочной установке, работающей по замкнутому циклу с использованием щековых дробилок. Обжиг известняка происходит в шахтных печах. Известняк горная осадочная порода, преимущественно состоящая из карбоната кальция СаСО3. Наиболее частыми примесями в известняке являются доломит, глинистые минералы, кварц, окислы и гидроокислы железа и марганца, а также марказит, пирит, фосфаты, гипс, органическое вещество и др. Химический состав чистых известняков приближается к теоретическому составу карбоната кальция (56% CaО и 44% СО2). При содержании в известняке MgO от 4 до 17% их называют доломитизированными. При возрастании содержания магния известняк через ряд промежуточных разновидностей переходят в доломиты. Известняки, содержащие от 25 до 50% глинистых частиц, называются мергелями. Существуют также переходные образования между известняками и песчаниками. Природный мел также представляет собой известняк, состоящий на 96—99% из СаСО3. Изменение известняка под влиянием процессов метаморфизма приводит к образованию мрамора. Переходные разности называются мраморизованными известняками. Характер и степень зернистости известняка различны; иногда в известняке наблюдается хорошо выраженная слоистость. По структурным признакам известняк разделяются на органогенные, кристаллические, обломочные и со смешанной структурой. Чистый известняк — белого или светло-серого цвета, примеси органических веществ окрашивают известняк в чёрный и тёмно-серый цвета, а окислы железа — в жёлтый, коричневый и красный. По происхождению различают: органогенный известняк, образующийся за счёт накопления органических остатков (ракушечники, шламовый и рифовый известняк); хемогенный известняк, возникающий в результате осаждения кальцита из растворов; обломочный известняк, образующийся за счёт накопления обломков — продуктов разрушения более древних известняков. Большинство известняков формировалось в мелководных морских бассейнах путём накопления органических остатков, при одновременном химическом осаждении кальцита, реже — в водоёмах суши. Известняк залегает в виде пластов, мощностью несколько сотен, а иногда и тыс. м. Залежи известняка встречаются среди отложений всех геологических систем — от докембрийских до антропогеновых. Известняк применяют во многих отраслях народного хозяйства: в чёрной металлургии (в качестве флюса), в промышленности вяжущих стройматериалов — для изготовления портландцемента, в химической промышленности — при производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений и др.; в сахароварении — для очистки свекловичных соков; в стекольной промышленности для придания стеклу термической стойкости, механической прочности и устойчивости против воздействия химических реагентов и выветривания. Кроме того, известняк применяют в полиграфической промышленности, в жилищном, дорожном и промышленном строительстве (бут, щебень, камень для кладки стен, облицовочный и декоративный камень и т. п.).

Осадочные породы под действием подземных вод и растворов, давления и глубинного тепла Земли претерпевают значительные изменения. В результате так называемых процессов метаморфизации возникают уже не осадочные, а метаморфические породы. Из известняка получается мрамор. Известняк — осадочная порода, состоящая из раковин микроскопических организмов. Мрамор — порода метаморфическая, кристаллическая, не содержащая никаких окаменевших раковин. Но в природе часто трудно провести четкую грань. Есть типичный известняк, и есть типичный мрамор, перекристаллизованный, без следов окаменелостей. Но и в типичном мраморе можно встретить участки, в меньшей степени подвергшиеся метаморфизации. Так, например, в белом мраморе на станции «Полянка» есть небольшие области серого цвета, явно меньше метаморфизованные, содержащие небольшие фрагменты стеблей морских лилий.