灰岩

一、灰岩的定义与矿物组成

灰岩（Limestone）是一种以方解石（CaCO₃)为主要成分的沉积岩，常含白云石、黏土矿物、石英等杂质。纯灰岩呈白色，含杂质时可呈灰、黄、红等色。其化学组成接近理论值（CaCO₃），但天然灰岩常含SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质。

二、岩石结构

石灰岩结构较为复杂，有碎屑结构和晶粒结构两种。碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成。颗粒又称粒屑，主要有内碎屑、生物碎屑和鲕粒等，泥晶基质是由碳酸钙细屑或晶体组成的灰泥，质点大多小于0.05毫米，亮晶胶结物是充填于岩石颗粒之间孔隙中的化学沉淀物，是直径大于0.01毫米的方解石晶体颗粒；晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。

三、矿石性质

矿石的矿物组成石灰岩的矿物成分主要为方解石、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物，还混有其他一些杂质。其中的镁呈白灰石及菱镁矿出现，氧化硅为游离状的石英，石髓及蛋白石分布在岩石内，氧化铝同氧化硅化合成硅酸铝（粘土、长石、云母）；铁的化合物呈碳酸盐（菱镁矿）、硫铁矿（黄铁矿）、游离的氧化物（磁铁矿、赤铁矿）及氢氧化物（含水针铁矿）存在；此外还有海绿石，个别类型的石灰岩中还有煤、地沥青等有机质和石膏、硬石膏等硫酸盐，以及磷和钙的化合物，碱金属化合物以及锶、钡、锰、钛、氟等化合物，但含量很低。2、石灰岩的性质石灰岩具有良好的加工性、磨光性和很好的胶结性能，不溶于水，易溶于饱和硫酸，能和种强酸发生反应并形成相应的钙盐，同时放出CO2。石灰岩煅烧至900℃以上（一般为1000~1300℃）时分解转化为石灰（CaO），放出CO2。生石灰遇水潮解，立即形成熟石灰[Ca(OH)2]，熟石灰溶于水后可调浆，在空气中易硬化。

四、工艺特性

石灰具有导热性、坚固性、吸水性、不透气性、隔音性、磨光性、很好的胶结性能以及可加工性等优良的性能，既可直接利用原矿，也可深加工应用。

五、物理特性

六、热力学参数

七、结构特征与分类

1.灰岩的结构复杂，主要由颗粒、泥晶基质、胶结物构成，常见类型包括（见下图）：

2.内碎屑灰岩：碎屑大小不等，棱角分明（如潮上带砾片灰岩）或磨圆度高（如浅海波浪环境）。

3.鲕粒灰岩：鲕粒（直径 <2mm）含量> 50%，形成于温暖浅海。

4.生物碎屑灰岩：含介壳、藻类等生物残骸，如介壳灰岩。

5.晶粒灰岩：由方解石晶粒组成，粗晶灰岩多为重结晶或交代作用产物。

八、形成过程

1.化学成因：

海水中的 Ca (HCO₃)₂分解为 CaCO₃沉淀：

Ca(HCO_3 )_2→CaCO_3↓+H_2 O+CO_2↑

2.生物成因：

生物（如藻类、介壳动物）吸收钙形成壳体，死后堆积成岩。

九、分布与应用

分布：广泛分布于海相和湖相沉积，中国华北（寒武纪、奥陶纪）、华南（石炭纪、二叠纪）为主要产区。

应用：

1.建筑：生产水泥、石灰；

2.冶金：炼钢助熔剂；

3.化工：制碱、漂白粉；

4.农业：改良酸性土壤；

5.环保：吸附剂处理废水。

十、分类方法

1.福克分类：以异化颗粒、泥晶基质、亮晶胶结物为三端元，分为亮晶异化灰岩、微晶灰岩等。

2.邓哈姆分类：按颗粒与灰泥比例分为颗粒岩、泥粒岩、粒泥岩、泥岩。

3.冯增昭分类：综合结构与成因，分为颗粒-灰泥灰岩、晶粒灰岩、生物格架灰岩。