Органогенные отложения

К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые горные породы, из них для строительных целей используют известняки, извести яки-ракушечники, мел, диатомит, трепел.

Известняки - горная порода, состоящая, главным образом, из кальцита, широко распространенная на Земле. Кроме углекислого кальция, известняки обычно содержат незначительное количество магнезита, а иногда кварца, глинистых, железистых и др. соединений. В основном известняки морского происхождения - уплотненные и сцементированные скелетные остатки простейших организмов (моллюсков, раковин, панцирей, скелетов коралловых полипов).

Цвет известняков белый или светлый с желтыми, серыми, красноватыми или бурыми оттенками в зависимости от примесей. По структуре известняки подразделяют на плотные, пористые, мраморе видные, ракушечники, оолитовые (в последних шарообразные зернышки кальцита сцементированы тем же известковым цементом), землистые (мел).

Плотные известняки имеют показатели: ρ_о=2,0-2,6 т/м³, R_сж= 10-100 МПа; пористые ρ_о= 0,9-2,0 т/м³, R_сж=4-20 МПа. Большое содержание в известняках глин и пирита оказывает на их свойства вредное влияние. Так, например, при содержании 3% глины известняки становятся неводостойкими. Плотные известняки используют для облицовочных плит, архитектурных деталей, щебня для бетонов, производства извести и портландцемента.

Известняки мягче и рельефней песчаников и прекрасно поддаются обработке. Относительно мягкий и прочный (сопротивление сжатию 65 МПа) однородный белый камень легко режется и тешется, а свойственная ему вязкость предохраняет от раскалывания при ударах тесла или долота и позволяет вырезать различные фигуры и ажурные рельефы. Цветовая гамма представлена белыми, желтыми и черными оттенками. Чтобы придать песчанику ухоженный вид, его шлифуют. Некоторые сорта прекрасно полируются (например, греческий известняк «Иоаннита»). Это идеальный материал для резки по камню, в размолотом виде его применяют как удобрение. Известняк часто используют для сооружения лестниц и стен. Эстетическое назначение известняка - имитация скал в каменных садах. Главный недостаток известковых пород - хорошая гигроскопичность. При насыщении водой он теряет свою прочность.

Замечательным стеновым камнем является подмосковный известняк, уже в XII в. добывавшийся по берегам р. Москвы в окрестностях старинных сел Мячково, Тучково и Домодедово. С ним связано возникновение и развитие русского каменного дела. Белый камень в русском зодчестве стал применяться с середины XII в. со времени строительства знаменитой церкви Покрова на Нерли, Успенского, Дмитриевского и других соборов во Владимире. Большинство белокаменных построек того времени сложено из тесаных блоков мячковского известняка размером в основном 30х40х40 см, связанных известковым раствором. Мячковский известняк добывали в карьерах и штольнях вручную при помощи ломов, железных и деревянных клиньев, кувалд. Каменные плиты отделяли от пласта и вытаскивали при помощи специальных воротов. Обработка блоков была также ручной. В результате получали блоки размером 25X50X50, 15x20x50, 40X50X20см и близкие к ним.

Прекрасным примером художественного использования белого камня служит Дмитриевский собор во Владимире. Храм от крыши до пояса украшен резьбой по камню в смешанном славяно-византийском стиле с четко выполненными фигурками людей, животных и ажурным узором. Позже белокаменное строительство шло с особым размахом в Москве, ставшей столицей. В 1367 г. по распоряжению князя Дмитрия Донского после страшного пожара деревянные стены Кремля заменили на белокаменные. В Кремле в конце XV в. и первом десятилетии XVI в. строятся белокаменные Успенский и Архангельский соборы, Грановитая палата. Из крупных блоков известняка сложен цоколь знаменитого Покровского собора храма Василия Блаженного.

В зависимости от относительного содержания СаСО₃ известняки бывают чистыми и мергелистыми.

Мергели представляют собой породу, составленную из механической смеси известняка и глины в разных соотношениях. Строение имеют от землистого до плотного, прочность небольшую, легко выветриваются. При содержании СаСО₃- не менее 75% мергели называются известняковыми, не менее 40% - просто мергелями и не менее 10%- глинистыми мергелями. Мергели определенного состав могут использоваться в производстве портландцемента.

Мраморовидные известняки - это переходные породы от известняков к мраморам. Они состоят из зерен кальцита, тесно связанных между собой небольшим количеством карбонатного цемента. Мраморовидные известняки более плотные и прочные, чем обычные ρ_о=2,6-2,8 т/м³, R сж=60-180 МПа.

Известняк – ракушечник- это пористая порода, состоящая из раковин и панцирей моллюсков, корненожек и др. остатков, слабосцементированных известковым цементом (рис. 4б). Его основные параметры: ρ_о = 0,9-2,0 т/м^3, R_сж= 0,4- 15 МПа и более, имеет малую теплопроводность, легко поддается распиловке. Используют известняк-ракушечник как щебень для легкого бетона, а более прочный - для изготовления стеновых камней, блоков, облицовочных плит.

Как стеновой камень используются также мягкие пористые известняки-ракушечники. Их органогенное происхождение ничем не замаскировано и бросается в глаза при первом взгляде. Эти горные породы состоят из великолепно сохранившихся сцементированных раковин моллюсков, в изобилии населявших мелководные моря неогенового периода, покрывавшие территорию современных крымских степей, юг Украины и Молдавии. Раковины мягкие (твердость 3) и слабо связаны между собой, поэтому камень имеет малую прочность (сопротивление сжатию не более 0,5-1,0 МПа) и легко распиливается обыкновенной пилой. Ракушечники очень легкие (средняя плотность 1-1,3 г/см³) и соответственно сильно пористые или даже ноздреватые (на пустоты приходится до 60% объема породы). Из-за малой прочности из ракушечника вырезают только мелкие блоки, из которых возводят дома в один, реже в два этажа высотой.

Травертины- одна из разновидностей известняков, тоже состоят из кальцита, обычно кремового или красного цвета. Отличительная особенность этой породы - поры и отверстия, вызванные прохождением газов и жидкостей сквозь толщу камня. Травертин полируют или шлифуют, заполняя поры специализированным раствором. Цена плиты - от $15/м² при толщине 20 мм.

Мел - землистая горная порода, представляющая собой затвердевший морской осадок, состоящий из мелких обломков кальцита, многоклеточных организмов и микроскопических раковин. Цвет его белый, обладает высокой дисперсностью. Используется мел для получения извести, в производстве портландцемента, стекла, красок, замазок, шпаклевок и др.

Диатомиты - представляют собой рыхлые землистые массы белого, желтого, серого и других цветов, богатые аморфным кремнеземом, состоящие в, основном из опала (SiO₂ nH₂O). Образовались они из остатков мельчайших водорослей - диатомит, одетых тонкой прочной кремневой оболочкой, а также из кремневых скелетов одноклеточных животных радиолярий и губок, между которыми осаждались тончайший ил и глина (рис. 4.в).

Трепел - по внешнему виду, по химическому и минералогическому составу и свойствам очень сходен с диатомитом, но в отличие от него содержит аморфный кремнезем в виде мельчайших шариков, сцементированных опаловидным цементом. В состав трепела входит также небольшое количество скелетов диатомий, губок, раковин радиолярий.

В трепеле и диатомите содержится до 75-95% активного кремнезема. Плотность 0,35-0,95 т/м³, теплопроводность - 0,17-0,23 Вт/м К. С течением времени под давлением верхних слоев трепел может переходить в прочную плотную, трудно размокающую породу, называемую опокой, почти полностью состоящую из аморфного кремнезема.

Диатомит, трепел и опоку используют в производстве легкого кирпича, теплоизоляционных материалов, а также в качестве активных гидравлических добавок к вяжущим.