известняк

Известняк Дахштайн, фация северных известняковых Альп.
Известняк со склада в Kleiner Barmstein на границе Баварии и Австрии

Поскольку известняк является осадочными породами, это преимущественно химическое вещество , карбонат кальция (CaCO 3 ) в виде минералов кальцита и арагонита .

Известняк - чрезвычайно изменчивая порода; это касается как его образования, так и его свойств, внешнего вида и экономической целесообразности. Таким образом, в геологии существует отдельная область - карбонатная седиментология , которая занимается исключительно образованием и свойствами различных типов известняка. Большинство известняков имеет биогенное происхождение (образовано живыми существами), но есть также химически осажденные и обломочные известняки.

Известняк имеет огромное экономическое значение как сырье для строительной индустрии и как природный камень . Такие месторождения также являются скальным хранилищем сырой нефти и природного газа.

Конверсия пород , такие , как мрамор и вулканические породы , такие как кальцит карбонатитовые не причислены к известнякам в том смысле , более узкого , хотя они также в основном состоят из кальцита или других карбонатов кальция .

Устранение неоднозначности

В Семи сестер на южном английском меловом побережье

Термин известняк используется в разговорной речи, а также в технической и научной терминологии, но по-разному. В то время как этот термин используется относительно широко в научном языке и, помимо сильно консолидированных известняков, к известнякам относятся также относительно рыхлые породы, такие как мел , в промышленности строительных материалов этот термин скорее ограничивается сильно консолидированными известняками.

Кроме того, в обработка камня , изделий и каменной резьбы торговли и в промышленности природного камня, полируется известняки часто упоминается как «мрамор», хотя они являются не мраморы в геологическом смысле . Мрамор - это метаморфическая порода в науках о Земле .

Вонючий лайм (Цехштейн, Марсберг )

состав

Известняк состоит в основном из минералов кальцита и арагонита , двух кристаллизационных форм карбоната кальция ( карбоната кальция CaCO 3 ). Другие минералы встречаются в более или менее изменчивых пропорциях. К ним относятся глинистые минералы , доломит (CaMg (CO 3 ) 2 ), кварц , гипс и другие. Если доля доломита преобладает, говорят о доломитовом камне . Если в известняке относительно много глинистых минералов, его называют мергелем . Известняк также может содержать до нескольких процентов органических веществ, поэтому его называют битумной известью ( также называемой вонючей известью, если присутствует сероводород ).

характеристики

Известняк обычно светлый, от белого до охристого цвета, в зависимости от содержания марганца , оксидов железа и других цветных минералов.

При твердости по шкале Мооса = 3 известняк относительно мягкий.

Плотность плотного (= непористого) известняка 2,6-2,9 кг / дм 3 .

Формирование известняка

Известняк может быть нескольких типов в осадочных породах . Большая часть известняка имеет биогенное происхождение, что означает, что он был сформирован и отложен живыми существами. Известняк также может осаждаться из воды химическими процессами (на которые, в свою очередь, могут влиять живые существа) . Кроме того, порода, состоящая из карбоната кальция (известняк или мрамор), может быть удалена, транспортирована и снова отложена в другом месте в виде обломочного осадка.

Биогенный известняк

Известняк из девона

Если известняк имеет биогенное происхождение, он в основном откладывается микроорганизмами или каменистыми кораллами . В подчинении также встречается известняк, который в основном состоит из улиток , мидий или губок . В любом случае, горная порода состоит из карбоната кальция, который был составной частью живых существ и был отложен для построения внешних или внутренних скелетов .

Известняк, отложенный микроорганизмами

Известняки, отложенные микроорганизмами, в том числе мелом , обычно представляют собой мелкие микрокристаллические осадочные породы , которые образуются в результате отложения раковин ископаемых микроорганизмов, особенно кокколитов кокколитофорид и раковин фораминифер . Известковые водоросли и бактерии ( строматолиты ) также могут образовывать породу. Из-за своей зачастую массивной структуры они также известны как массовый известняк . Вы также можете найти осажденный кальцит в породе , так что есть плавные переходы к осажденному известняку. Макрофоссилий можно увидеть невооруженным глазом, более или менее часто и часто привязанными к узко определенным местоположениям, которые, таким образом, указывают на стадии перехода к ископаемому известняку.

Камень образуется, когда раковины опускаются на дно после смерти живого существа и первоначально образуют так называемый известковый шлам. Известковый ил может образовываться только на определенной глубине в открытом океане. Ниже так называемой линии компенсации карбоната карбонат кальция полностью растворяется из-за давления воды, поэтому отложения ниже этой линии всегда не содержат карбонатов. Глубина линии компенсации карбоната варьируется; в тропиках, например, глубина воды составляет от 4500 до 5000 метров.

Затем в результате диагенеза осадка образуется твердый известняк. При затвердевании образуются новые кристаллы кальцита. Большая часть первоначально присутствующего арагонита превращается в кальцит. Полости могут быть заполнены более поздними (вторичными) кристаллами, или существующие структуры осадка могут быть более или менее полностью размыты из-за сильной перекристаллизации.

Ископаемый известняк

Мрамор Аднет, рифовый известняк с кораллами, Австрия
Аднетер капельный мрамор, коралловый известняк
Красный известняк с лилиями

Ископаемый известняк - это название горных пород или слоев в массивных известняках, которые по большей части состоят из окаменелостей, видимых невооруженным глазом. Коралловые известняки являются наиболее распространенными во всем мире , поскольку их рост на коралловых рифах может привести к образованию значительной толщины пород. Другие, часто Fossilkalke быть названы в честь их (основной) Рок FORMERS Molluskenkalk , перфорированный (также нуммулит ) Brachiopodenkalk , мшанок , Goniatitenkalk , Crinoidenkalk или других групп животных. Известь Nullipore производится из известь-отделяющих многоклеточных водорослей. Камень из раковин мидий называется мидийный известняк или, если структура очень хорошо видна, мидийный шилль .

По окаменелостям, сохранившимся в известняке, проводится различие между сообществами и погребальными сообществами . Биологические сообщества представляют собой организмы, встречающиеся на месте и погруженные в отложения сразу после их смерти или уже внедренные как живые существа, живущие на земле. Могильные сообщества переносятся течениями и другими транспортными механизмами и снова откладываются в подходящем месте (например, в тени ручья). Содержащиеся в нем существа в большинстве своем не обитали в биотопах .

В то время как коралловые и другие рифовые известняки уже представляют собой довольно твердые известняки, другой ископаемый известняк сначала подвергается диагенетическому упрочнению, аналогичному рассмотренному выше массовому известняку. Последующая перекристаллизация может значительно изменить весь ископаемый известняк, включая рифовый известняк.

Химически и биогенно осажденный известняк

Отложения спеченной извести из римского акведука; Хорошо видны плотные спеченные слои разной толщины (в среднем 1 мм / год).

Природная вода (как морская, так и пресная) всегда содержит более или менее большое количество гидрокарбоната кальция . Как описано в связанной статье об этом веществе, оно находится в химическом равновесии с карбонатом кальция, диоксидом углерода и водой. Если в воду попадает больше карбоната кальция (но не больше углекислого газа, что является предпосылкой для образования гидрокарбоната), равновесие смещается в сторону карбоната кальция, который выпадает в осадок из-за его низкой растворимости в воде . Карбонат кальция, полученный таким образом, ранее не был компонентом живых существ. Таким образом, известняк может быть частью эвапоритового ряда . Известняк встречается в последовательности испарения из-за сравнительно низкой растворимости карбоната кальция в основании серии горных пород. Он первый депонируется. За ним обычно следует гипс, а над ним - легко растворимые соляные породы, например каменная соль . В море кристаллы кальцита могут осаждаться только на самых верхних 200 м, так как растворимость углекислого газа увеличивается на больших глубинах из-за увеличения давления воды и вышеупомянутое химическое равновесие полностью смещается в сторону легкорастворимого водорода кальция. карбонат. Однако кристаллы кальцита могут опускаться до определенной таким образом линии компенсации карбоната .

Осаждение карбоната кальция может происходить полностью без участия живых существ, но в основном поддерживается деятельностью живых существ (особенно водорослей, в пресной воде также мхов). Фотосинтез растений поглощает диоксид углерода в воде, в результате чего вышеупомянутое химическое равновесие также смещаются в сторону карбоната кальция, который теперь все больше выпадает в осадок из раствора в виде кальцита.

Осаждение кальцита происходит как в толще воды, так и на дне водоемов непосредственно на поверхности. В первом случае в водоеме образуются микроскопические кристаллы , которые опускаются на дно и также образуют там известковый шлам. Их диагенез затем приводит к твердому известняку. Во втором случае кристаллы кальцита растут непосредственно на других кристаллах на дне воды, так что они также могут оседать в проточной воде. Этот механизм необходим для образования травертина или известнякового туфа .

Химически осажденные известняки также включают известняковые оолиты , в которых карбонатное отложение происходит концентрически вокруг ядер кристаллизации.

Обломочные известняки

Крупный план Мареса , калькаренита с острова Майорка.

При определенных условиях обломочные осадочные породы могут почти полностью состоять из карбоната кальция и обычно называются известняками. Строго говоря, их следует отнести к одной из категорий обломочных отложений. Обычно эти отложения имеют крупный размер зерен, так как более мелкие частицы быстро разрушают карбонат. Точно так же из-за низкой механической и химической стойкости зерна обычно транспортировались только на короткие расстояния. Наиболее распространены так называемые брекчии на склонах рифов, в которых изломанный, в основном угловатый рифовый материал накапливается у подножия кораллового рифа. Петрографически это больше похоже на брекчию, чем на известняк. Особым случаем является калькаренит , в котором ископаемые фрагменты смешаны с фрагментами другого известняка, образовавшегося в морских мелководных зонах. В некоторых случаях мелкие обломки связывает даже более мелкозернистая микритовая масса.

Классификация обломочных известняков (по средней крупности):

Появление

Плотный красный известняк

В большинстве случаев известняки светлые, от серого до серо-желтого цвета. За счет добавления других минералов (например, соединений железа) довольно часто появляются более сильные, особенно красные цвета. Битумные известняки также могут иметь цвет от темно-серого до черного. Химически осажденные известняки или известняки, отложенные микроорганизмами, обычно мелкозернистые и плотные. В зависимости от условий образования окаменелости здесь можно найти более или менее часто. С другой стороны, в ископаемом известняке есть множество легко узнаваемых окаменелостей. Эти известняки часто содержат поры и другие полости. Чрезвычайно большие полости содержат пресноводный известняк, травертин или туф.

Известняк Карстетер- Дахштайн , Кельштайн (Берхтесгаден)

Я БЫ

В природе известняк обнаруживают с 10% -ной соляной кислотой. Если это заваривание, то это известняк. Напротив, доломит варится только при нагревании соляной кислоты.

На практике известняк обнаруживают с помощью 10% -ной соляной кислоты в так называемом карбонатном тесте (тест извести). Если капнуть соляную кислоту на известняк, он сильно закипит. Выделяется углекислый газ. В случае с доломитом тот же эксперимент не приводит к вскипанию. Образование пузырей в доломите видно только под увеличительным стеклом. Если в доломит добавить соляную кислоту, он тоже будет рычать. Таким образом, известняк может быть отделен от доломита простым методом, и известняк может быть четко идентифицирован. Общее содержание карбоната кальция в осадочной породе (или известковой почве) можно определить с помощью так называемого определения карбоната по Шайблеру с помощью специального оборудования в лаборатории.

Выветривание известняка

Карст и пресноводный известняк

Из-за сравнительно хорошей растворимости карбоната известняк - это порода, которая относительно восприимчива к химическому выветриванию и поэтому образует особые формы раствора. Однако, наоборот, растворенный карбонат может снова выпадать в осадок, а также образовывать особые породы и формы (туф, известняк , травертин). И то, и другое можно охарактеризовать как карст или карст .

На известняках, подвергшихся выветриванию, развивается характерный тип почвы - рендзина . Если известняк выветривается под землей, образуются пещеры . Сталактитовые пещеры образовались в результате взаимодействия различных факторов . В сталактитах в этих пещерах растут как известняк агломерат .

Физическое выветривание

Морозостойкость известняка. Верхний меловой потолок Хохкарста в Орьене

Известняк легко переносится морозом в субарктическом и арктическом климате, а также в высоких горах, а затем образует катакластические брекчии. Хрупкий камень подвержен чередованию морозов и повышенной влажности. Он выветривается до перигляциальных слоев, поскольку они недавно были обнаружены в известняковых высоких горах и, реже, на равнинах в арктических широтах. Обломки перигляциального известняка собираются на северных склонах или в затененных ложбинах; он угловат и почти не имеет признаков химического выветривания из-за климата. Известковые остатки в высоких горах заселяются растениями только тогда, когда они успокаиваются. Они следуют чередой, которая в Альпах ведет либо по известняковым щебням, либо по флоре известняковой снежной долины, через шпалерные кусты к кустам горной сосны.

Хозяйственное использование

Известняк как строительный материал
Известняковый карьер на Сардинии
Залив Гислов с местными известняковыми скалами, известный как карьер для жерновов , использовался.

В зависимости от своих свойств известняки чрезвычайно разнообразны. Прежде всего, плотные известняки используются как натуральные камни, удобные в обработке .

Известняк - одно из важнейших сырьевых материалов для промышленности строительных материалов. Для этого она перерабатывается на известковых заводах и превращается в негашеную известь . В зависимости от месторождения известняк ведет себя по-разному при сжигании с точки зрения кинетики, потребления энергии и получаемого качества негашеной извести. Или он измельчается и смешивается с глинистыми материалами, обожженными до цемента, который является связующим веществом для производства бетона (смесь цемента, воды и таких заполнителей , как песок и гравий). Известняк также используется в стекольной промышленности, поскольку он вводит кальций в расплав стекла.

Известняк используется в качестве карбоната для обессеривания дымовых газов . Мелкоизмельченный известняк используется в сельском хозяйстве и водном хозяйстве для предотвращения подкисления почвы и воды. Соединение кальция используется в качестве добавки в стекольной промышленности и для образования шлака в металлургической промышленности. Благодаря такому составу известняк также используется в качестве удобрения .

Очень чистые известняки (белая известь) являются сырьем для химической промышленности или перерабатываются в терраццо (белая известь Ульмера).

Пористые известняки, особенно ископаемый известняк, являются одними из важнейших хранилищ сырой нефти и природного газа . Самые богатые месторождения нефти на Земле на Аравийском полуострове расположены в рифовых известняках, которые образовались в юрский и меловой периоды . Вот почему известняк используется как индикатор при разведке месторождений.

Известняк более низкого качества, который обычно считался отходом, в последние годы все чаще используется при производстве каменной бумаги .

Вхождение

В целом

Вид на вершину пирамиды Эвереста (около 1500 метров над уровнем моря) с запада, с хорошо заметной желтой полосой в верхней части. Включая темные сланцы формации Северное седло. Выше желтой полосы, в относительно светло-сером, известняк формации Джомолангма.

Известняки - очень распространенные породы на континентах и ​​шельфах. По словам Пола Уильямса и Дерека Форда, карбонатные камни занимают 10-15% незамерзающих земель. Их можно найти как на относительно старых геологических таблицах, так и в геологически молодых горах . Однако в пределах очень древних щитов и глубоководных бассейнов они отступают. Большая часть известняка изначально образовалась в (мелководном) море и поднялась над уровнем моря в результате тектонических процессов. Наземные известняки (сформированные на материке) почти всегда требуют наличия более старых месторождений известняка поблизости, которые необходимы как место доставки кальция. Например, отложения туфа в Тюрингии всегда связаны с присутствием известняков из ракушечника.

Известняки особенно широко распространены в северном полушарии, в то время как на старых континентах Гондваны есть относительно небольшие месторождения, за исключением их краев, где есть также обширные, более поздние серии известняков мелового периода, такие как равнина Налларбор в Австралии. Карбонаты можно найти на всех широтах и ​​на всех высотах земной поверхности, от северной Сибири и Арктического канадского щита до горы Эверест, а также во Флориде и Папуа-Новой Гвинее. Вершина Эвереста в основном сложена из известняка.

Европа

Каррен- им- Буррен , обширный карстовый ландшафт в Ирландии.
Самая мощная известковая серия в Европе образована на динарской карбонатной платформе. Известняк верхнего мела с насыпями в Орджене.

Есть большие месторождения известняка в Центральной Европе, в центральной и южной части Германии (в основном известняки из Мушелкалка и Верхней Юры), в Швейцарской и Французской Юре, а также в северных и южных Альпах . Кроме того, известняки также очень часто встречаются в качестве обломков ледникового периода на севере Германии. Обломки известняка в основном поступают из южной и центральной Швеции, а также из центральной и северной частей бассейна Балтийского моря.

Крупные ландшафты, в которых преобладает известняк, - это, например, Швабский и Франконский Альб , а также северные известняковые Альпы или побережье Далмации . Самая известная горнодобывающая зона в Германии находится в Альтмюльтале с известняками Зольнхофен и Юра .

Значительные месторождения травертина находятся в Германии, например, в Штутгарте-Бад-Каннштатте и в Тюрингенском бассейне (например, Веймар-Эрингсдорф).

Мел обнажается во многих местах европейского мелового пояса. Пояс простирается от Великобритании через Францию до центральной части Балтийского моря, а также местами добывается.

Известняк добывали, по крайней мере, с древних римлян, например, на острове Брач (строительный материал Дворец Диоклетиана в Сплите ). Одним из старейших известняковых карьеров в Германии является исторический карьер известняка Рюдерсдорф в Бранденбурге , который восходит к работе цистерцианцев в 13 веке.

Египет

В Древнем Египте известняк использовался в качестве строительного материала для гробниц мастаба со времен первой династии и для пирамид в период с третьей по шестую династии . Менее хороший, в основном пористый известняк использовался для фундаментов и основных структур, в основном белый мелкий известняк с восточного берега Нила из Моккатама и Туры для внешней облицовки. Детальное определение древнеегипетских известняковых карьеров было сделано Дитрихом Клеммом и Розмари Клемм .

Особые формы известняка

Террасы для спекания в Памуккале, Турция
Скамейки из миоценового известняка Марес на побережье полуострова Пунта-де-н'Амер на Майорке

Особые сорта:

Пресноводный известняк:

Виды натурального камня

Смотри тоже

литература

  • Вальтер Мареш, Олаф Меденбах: Скалы. (= Путеводитель по природе Штейнбаха. ). Mosaik, Мюнхен 1996, ISBN 3-576-10699-5 .
  • Розмари Клемм, Дитрих Клемм: Камни и карьеры в Древнем Египте. Springer, Берлин 1993, ISBN 3-540-54685-5 .

веб ссылки

Commons :  альбом из известняка с изображениями, видео и аудиофайлами.
Викисловарь: Калькштейн  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Профиль минералов известняка steine-und-minerale.de, по состоянию на 10 октября 2018 г.
  2. ↑ Хартмут Кайнер: Сочетание теплообмена и обмена веществ с химической кинетикой разложения природных карбонатов. Диссертация. Клаустальский технологический университет, декабрь 1982 г.
  3. ↑ Бумага, которая действительно потрясает. на: taz.de , по состоянию на 7 июля 2014 г.
  4. ^ Пол В. Уильямс, Дерек К. Форд: Глобальное распределение карбонатных пород. В: Карл-Хайнц Пфеффер (ред.): Карстовые листы 18–21. Международный атлас явлений карста (= Журнал геоморфологии. Дополнение, том 147). Gebrüder Bornträger, Berlin et al. 2006, ISBN 3-443-21147-X , стр. 1-2.
  5. ^ Пол В. Уильямс, Дерек К. Форд: Глобальное распределение карбонатных пород. В: Карл-Хайнц Пфеффер (ред.): Карстовые листы 18–21. Международный атлас явлений карста (= Журнал геоморфологии. Дополнение, том 147). Gebrüder Bornträger, Berlin et al., 2006, ISBN 3-443-21147-X , стр. 1-2, здесь стр. 2.
  6. ^ Дитер Арнольд : Лексикон египетской архитектуры. Artemis & Winkler, Мюнхен 1997, ISBN 3-7608-1099-3 , стр. 119.
  7. ↑ Розмари Клемм, Дитрих Д. Клемм: Камни и карьеры в Древнем Египте. Springer, Берлин, 1993, ISBN 3-540-54685-5 , стр. 29-198.