Химический состав известняка и примеси

Под известняком понимают осадочную карбонатных горную породу, формирующуюся преимущественно биогенным путем, реже хемогенным.

Основным минералом известняка является кальцит, представленный карбонатом кальция (CaCO₃).

Чистым считается известняк, близкий к нему по составу. Основную долю в такой породе занимает CaO (56%), оставшуюся часть – CO₂ (44%).

В качестве примесей в известняк могут входить минералы, терригенный материал, органические вещества и остатки.

Примеси можно подразделить по химическому составу

• Карбонаты. Минералы из той же группы, что и кальцит: доломит (CaMg(CO₃)₂), сидерит (FeCO₃) и родохрозит (МnСО₃).
• Некарбонатные примеси. Минералы кремнезема (SiO₂): кварц, опал, халцедон; глинистые алюмосиликаты, гидроксиды и сульфиды Fe, Са₃(РО₄)₂, гипс (CaSO₄), пирит (FeS₂), фосфаты, органическое вещество.

По типичным примесям известняк подразделяют на несколько категорий

• Доломитизированный. Примесь – оксид магния MgO в количестве 4 – 17%.
• Мергелистый. Примесь – SiO₂+R₂О₃ в количестве 6 – 21%.
• Железистый. Примесь – оксид железа FeO.
• Песчанистый и окремнелый. Примеси – кварц, опал, халцедон.
• Марганцовистый. Примесь – оксид марганца MnO.

Существует несколько классификаций известняка по составу. В них в качестве критерия подразделения используется соотношение кальцита и основных примесей. Причем к известнякам здесь обычно отнесены породы с долей кальцита не менее 50%. Одна из наиболее распространенных среди них – классификация В.Н. Киркинской 1973 г.

Здесь используется несколько критериев дифференциации карбонатных пород в зависимости от типа примеси. Так, один из них – соотношение в составе кальцита и доломита. Чистым известняком по этому критерию считается порода с содержанием кальцита от 95%. Если в породе доля доломита составляет 5-25%, ее называют доломитистым известняком, если 50-25% - доломитовым. Порода с преобладанием доломита называется доломитом: если доля кальцита в ней 25-50% - известковым, если 5-25% - известковистым, если менее 5% - чистым.

Породу с эпигенетическими примесями кальцита или доломита называют кальцитизированной или доломитизированной.

Аналогично отражают содержание в породе примесей обломочного и глинистого материала. Чистым считают известняк с их долей до 5%. При количестве примесей 5-25% в зависимости от их гранулометрического состава породу именуют песчанистой, алевритистой или глинистой. Порода с 25-50% терригенного материала называется песчаной, алевритовой или мергелем.

Также характеризуют наличие примесей минералов. В данном случае при их содержании до 25% от общего просто указывают на их наличие. Если доля примесных минералов больше, породе присваивают двойное наименование (фосфатно-известняковая и т. д.).

Химический состав определяет плотность, окраску и прочие свойства. Так, чистая порода обладает белым или серым цветом. Примеси железа в зависимости от концентрации придают желтую, красную или коричневую окраску, марганца – розовую. Темно-серые или черные оттенки свидетельствуют о присутствии органических примесей.

Химический состав пород зависит от географического положения и залегания и может существенно варьировать в пределах месторождения, по разрезу и т. д. Например, известняк Чаньвинского месторождения, по данным Н.А. Даровских (1986), в среднем содержит 97,8% CaСO₃, 0,82% MgСO3, 0,4% SiO₂, 0,21% R2O3. Марганцовистый известняк Улу-Телякского месторождения, по данным ООО «Башминералресурс» (2018), включает 34,5% CaO, 14,9% SiO₂ и 7,6% Mn на Ново-Северном участке, в то время как на Северном содержание тех же компонентов составляет 32,7, 17 и 7,9% соответственно.

Химический состав во многом определяет возможность практического применения породы. Так, каждая из сфер, предполагающих химическую переработку известняка, регламентирует содержание его компонентов (производство цемента, извести и т. д.).