石灰岩,石灰岩有什么用处

石灰岩（limestone）为以方解石为主要成分的碳酸盐岩，大多由三种成分组成，即异化颗粒、泥晶（泥晶方解石）和亮晶（胶结物），常混有黏土、粉砂等杂质。主要颗粒有骨粒、鲕粒、团粒和内碎屑。 　　碳酸盐岩大多为浅海成因（潮上带到浅部潮下带），但有些碳酸盐岩也形成于深水（深海岩层和浊积岩层）和湖泊中。钙质胶结砾岩或钙质层的结核状石灰岩可发育在土壤中。 　　1.成分 　　颗粒：沉积盆地内由化学、生物化学成因的碳酸盐岩沉积物，在波浪、潮汐等水流作用下就地或经短距离搬运而形成的碳酸盐岩颗粒。福克（1959）称为“异化颗粒”。颗粒又分为内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒和生物颗粒等。内碎屑是盆地内已固结或弱固结的碳酸盐岩沉积物，经波浪、潮汐等水流作用冲刷、破碎、磨蚀、搬运、再沉积形成；鲕粒是由核心和包壳组成的粒径小于2mm的球形或椭球形颗粒；藻粒常为核形石或团块，核形石也由核心和包壳组成；团块又称为巴哈马石，是一种外形不规则的复合颗粒集合体；球粒是由微晶碳酸盐岩矿物组成的不具内部构造的，表面光滑的球形或卵形颗粒；生物颗粒又称生物组分，大多数为无脊椎动物和造岩藻类化石碎屑，都是由碳酸盐岩矿物组成。 　　泥晶：泥晶是由一般小于4μm的碳酸盐岩颗粒组成，很多现代碳酸盐泥，即泥晶的前身是生物成因，由碳酸盐骨骼（如钙藻类）分解而成。布拉特（1972）认为碳酸盐泥的可能成因与来源有4种：①较大的碳酸盐岩颗粒，经波浪和水流的机械磨蚀作用而成；②生物吃下较大的碳酸盐岩颗粒，在体内消化磨成粉末而成；③海水直接发生无机化学沉淀形成泥状文石针；④钙质藻类组织内的针状文石，腐烂后分解而形成文石针泥。泥晶基质具有典型的泥状结构，易与颗粒较大的亮晶胶结物区别。在时代较老的岩石中，泥晶基质重结晶后，与亮晶胶结物较难区别。 　　亮晶（胶结物）：充填于碳酸盐岩原始粒间起胶结作用的化学沉淀物质，由于这种胶结物的晶体清澈明亮，故称为亮晶。 　　生物骨架：一般是指原地生长的群体生物（如珊瑚、苔藓、海绵、层孔虫）以其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。另外，一些藻类的黏液可以黏结其他碳酸盐组分，从而形成黏结格架，如各种叠层石。骨骼格架和黏结格架是礁灰岩必不可少的结构组分。 　　孔隙：碳酸盐岩孔隙包括原生孔隙和次生孔隙，是油气储存的重要空间。原生孔隙包括生物骨架孔隙、鸟眼孔隙、生物钻孔、窗格空孔、粒间孔隙等；次生孔隙由原生组构溶蚀改造形成，如溶蚀孔隙、铸模孔等。 　　2.分类 　　石灰岩的分类方案很多，邓哈姆（1962）及福克（1959，1962）的分类最具代表性，也是当前国际上仍然较为流行的分类方案。曾允孚（1984）在总结邓哈姆的结构-成因分类原则及福克的亮晶/微晶比分类原则的基础e5a48de588b67a686964616f31333433616238上，总结出实用性较强的“结构-成因”分类方案（曾允孚，1984；表3-2）。石灰岩主要类型简述如下。 　　 　　表3-2 石灰岩结构-成因分类 　　 　　（据曾允孚等，1984） 　　注：①以两种颗粒类型为主的灰岩，命名中将最主要的放后面，次要的放前面，如亮晶生物屑鲕粒灰岩、微晶团粒团块灰岩； 　　②生物（屑）灰岩按生物门类细分，如介壳（屑）灰岩、虫（屑）灰岩、棘皮（屑）灰岩； 　　③内碎屑灰岩按内碎屑大小分为砾屑灰岩，砂屑灰岩、粉屑灰岩、泥屑灰岩等； 　　④重结晶灰岩类按晶粒大小分为巨晶灰岩，粗晶灰岩、细晶灰岩、不等晶灰岩等； 　　⑤原地固着生物灰岩类，以主要造礁或造架生物命名，如珊瑚礁灰岩、海绵丘灰岩、叠层石丘灰岩、层状层孔虫珊瑚礁（或生物层）灰岩类； 　　⑥微晶或泥晶灰岩类包括原地化学石灰岩。 　　内碎屑灰岩：内碎屑的大小可以大到漂砾，小到粉屑级，填隙物可以是灰泥质杂基和（或）亮晶胶结物（图版3-5）。内碎屑的圆度因搬运磨蚀程度而明显不同，潮上砾屑灰岩或礁前塌砾石灰岩多呈棱角状；浅水波浪环境的内碎屑灰岩，磨圆度良好；风成沙丘或浅滩砂灰岩的磨圆度特别好。内碎屑灰岩的分选性与沉积环境有关，冲洗干净、分选好的内碎屑灰岩，如竹叶状灰岩，通常代表浅水并受强烈的波浪和流水作用的环境，灰泥被筛选走，而内碎屑被亮晶方解石胶结，一般均为颗粒灰岩类，波痕、交错层理及冲刷构造常见。 　　生物碎屑灰岩：大规模的亮晶生物碎屑灰岩一般形成于潮间和潮下带，而泥晶生物碎屑灰岩沉积水体可深可浅，但属于静水环境（图版3-6）。 　　鲕粒灰岩：鲕粒灰岩一般形成于温暖浅水、中等搅动的环境，常产于水下浅滩及潮汐砂坝或潮汐三角洲地区（图版3-7）。放射状鲕多产于咸化潟湖及盐湖中。 　　团粒灰岩：按团粒之间的填隙物成分可分为泥晶球粒灰岩和亮晶球粒灰岩。泥晶团粒灰岩是藻球粒或粪球粒被泥晶方解石固结或被藻粪黏结而成，产于潟湖或潮上带低能环境。亮晶团粒灰岩是泥晶球粒灰岩经过波浪及潮汐水流改造，灰泥被冲洗走，由亮晶方解石胶结而成；也可以是潮坪上的细屑，经过潮汐水流冲洗、磨蚀、分选沉积而成。 　　团块灰岩：按团块之间的填隙物成分可分为亮晶团块灰岩和泥晶团块灰岩。它常形成于海滩地带。 　　微晶或泥晶灰岩：灰岩中生物碎屑的种类是判断泥晶灰岩沉积环境的重要标志，如含底栖双壳类、有孔虫及绿藻等局限环境生物，应为浅水；如含浮游生物则为深水。泥晶灰岩如有藻类活动或干化作用产生亮晶方解石充填的鸟眼构造，则为潮间或潮上的典型标志。总体而言，泥晶灰岩的出现是在没有筛选的低能环境中（图版3-8），如受保护的浅水潟湖、陆棚及深水的滨外盆地等。 　　生物骨架灰岩：常被称为礁灰岩（图版3-9，3-10），野外识别包括两个突出的特点：不成层的块状外观和碳酸盐骨架特别是群体生物占优势。

石灰岩俗称青石，人们都知道它可以用来煅烧石灰，是很重要的民用建筑材料。其实它的用途相当广。它是水泥工业的主料，可制作硅酸盐水泥、氧化铝水泥和多种建筑粘合料。在冶金工业中它作为熔剂，可与脉石及多种有害杂质结合成炉渣，以提纯铁、铜、铝等金属。在化学工业中它可以成为电石的主料，是制作苏打、漂白粉、肥料的重要辅料。人们传说石灰岩可以制作尼龙，所以把化工石灰岩称作尼龙灰岩，其实主要是为了制碱，提取石灰岩中的炭用来合成人造纤维。人们想不到的是在食品工业中，石灰岩还可用于吸收甜菜汁中的杂质，澄清甘蔗液。其他如造纸、制革、染料行业中它可以作填料；橡胶、塑料、涂料、油墨业中也用以作辅料。在建材行业中色彩或花纹美丽的石灰岩还是优质饰面石材，如竹叶状灰岩磨制“豆瓣紫”，深色鲕状灰岩制作“鱼子黑”，纯黑的制作“墨玉”等。 不同行业需要的石灰岩，对其主要指标CaO是有严格要求的。石灰岩80%以上由CaCO3的矿物方解石构成。方解石中CaO的含量是56%。按不同工业要求,CaO含量排序如下：水泥>45%，玻璃>47%，冶金49%，制糖、陶瓷53%，化工、电石54%。 山西早古生代的石灰岩一半达到水泥灰岩要求，较纯的石灰岩主要赋存于寒武系张夏组，奥陶系马家沟组、峰峰组中。具有一定厚度、CaO超过54%的石灰岩主要在奥陶系顶部峰峰组中产出。所以，虽然石灰岩在山西分布极广，但要获取优质灰岩,如电石灰岩，寻找起来还是有一定困难的。也因为山西石灰岩分布太广，所以选作矿床时，会加上诸如适宜露天开采、距交通线近、距用料单位近等一系列开采技术条件。

一、概述 石灰岩是碳酸盐岩的主要岩石类型，在地壳中分布广泛，约占沉积岩总面积的20%，并且在各时代底层均有产出。许多金属、非金属矿床和石油、天然气的产出均与石灰岩等碳酸盐岩有关。在建筑、冶金、化工、轻工、食品、石油、农业等诸多领域中，具有广泛的用途，是水泥工业的重要原料。 二、矿物性质 石灰岩的化学分子式为 CaCO3，化学成分以 CaO 为主，一般为45%～55%；次为 MgO、SiO2、Al2O3，Fe2O3、K2O、Na2O等，但含量很少，化学分析中烧失量可达35%～50%。 石灰岩不溶于水，遇稀盐酸剧烈起泡，放出 CO2。石灰岩煅烧至900℃以上时分解转化为石灰（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。 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，此外还含有石髓、蛋白石、粘土矿物、黄铁矿、海绿石、石膏、硬石膏、磷酸盐矿物等，个别类型的石灰岩中还有煤、沥青等有机质、碱金属化合物及锶、钡、锰、钛、氟等化合物，但含量很低。颜色为无色、白色、灰色、灰白色，含有杂质时变为灰黄、浅红或蓝绿色。条痕无色，玻璃光泽。断口呈参差状，硬度3，密度2.6～2.8g/cm3。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、可加工性等优良的性能。 三、用途 石灰岩广泛用于建材、冶金、化工、建筑工程等多个工业部门，既可直接利用原矿，也可深加工应用。 1）水泥原料。石灰岩是生产硅酸盐水泥的主要原料，石灰岩与粘土质原料、硅质原料、铁粉等配合，可煅烧成水泥熟料，其用量为一般水泥原料的80%左右。 2）制造生石灰。石灰岩经煅烧后生成CaO，即生石灰，再经水解生成Ca（OH）2，即熟石灰，是一种硬性的胶凝材料，广泛用于建筑业。 3）冶金熔剂。主要用作冶炼生铁、钢和有色金属的熔剂。 4）化工工业。在化工工业中用于制碱、制造电石、制造氮肥与磷肥。 5）质纯的石灰岩经粉碎后，可作为填料广泛用于油漆、塑料、造纸、涂料、橡胶、建筑密封剂等方面。 6）用于制糖、玻璃、陶瓷、印刷等工业领域。 7）加工成石材，用于建筑装饰。 四、地质特征 岩浆岩中的方解石是碳酸岩的主要矿物成分，热液脉中的方解石是常见的脉石矿物。碳酸钙质沉积主要是生物和生物化学的沉积作用，发生在温暖气候条件下海盆边缘的浅海环境和水体清洁的海域。 一般石灰岩矿床分为以下类型。 1）化学沉积矿床。是最主要的石灰岩矿床类型，按其岩性又可分为泥晶石灰岩矿床和鲕状石灰岩矿床两种。泥晶石灰岩矿床的成矿时代与分布范围广泛，几乎各主要赋矿地层中均有产出。典型矿床有河北邯郸峰峰、四川峨眉山、安徽铜陵伞形山等水泥石灰岩矿床。此类型矿床矿体形态一般较简单，呈层状或似层状，走向延伸可达几千米，厚度几米至几十米甚至上百米，矿床规模以大、中型为主。矿石一般呈灰—深灰色，泥晶结构，块状构造。化学成分纯净，杂质含量少，是优质水泥的石灰质原料。鲕粒石灰岩的形成与波浪水流作用有关，常具大型交错层理。这种矿床矿体形态以层状为主，层位较稳定，厚度几米至几十米，矿床规模以大、中型为主。矿石颜色从浅至暗色均有，粒屑结构，亮晶胶结为主，块状构造。 2）机械碎屑沉积矿床。主要分布于中国北方上寒武统和下奥陶统，南方上泥盆统和下三叠统也有产出。一般是在海水进退频繁、振荡运动强烈和沉积环境常常变化的条件下，由于潮汐波浪对碳酸盐沉积物反复剥蚀、搬运、沉积的结果，在潮上带或潮间带成矿。岩性以砾屑、砂屑、粉屑石灰岩为主，常夹有泥晶石灰岩和鲕粒石灰岩。山西大同七峰山、山东青州明祖山、广西柳江劳稿山等水泥石灰岩矿床均属于此类型。矿体形态呈层状、似层状，厚几米至十几米，矿床规模为小到大型。矿石呈浅灰、灰褐或灰黄色，粒屑结构，薄层状构造，泥晶或亮晶胶结，泥质、铁质含量较高，常见生物碎屑如腕足类、三叶虫、介形虫、棘皮屑等，化学成分变化较大，CaO含量一般较低，由于沉积环境蒸发作用较强烈，易形成高镁卤水，使石灰岩发生白云岩化，MgO含量往往偏高。 3）生物化学沉积矿床。常以富含生物碎屑为标志，在南方和北方都有分布，尤其是南方地区的上古生界中最发育。例如，浙江、江苏、安徽、江西等地石炭系中统的黄龙灰岩是以 科化石和海百合化石为主的生物碎屑石灰岩，其上的上石炭统船山灰岩是以核形石及其他生物碎屑为主的生物碎屑石灰岩；广西、贵州、云南等地泥盆系中上统藻球粒石灰岩和陕西、四川、云南等地二叠系生物碎屑石灰岩；辽宁前寒武系、河北蓟县中—新元古界叠层石灰岩及藻灰岩等，所构成的水泥石灰岩矿床均属于此类型。矿体常呈层状产出，形态较稳定，厚度几米至几十米甚至几百米，矿床规模以大、中型为主。矿石呈灰—黑色，粉屑结构，块状构造，含有的生物碎屑种类多，如有孔虫、介形虫、腕足类、腹足类、层孔虫等，常夹有泥晶、粉晶石灰岩。由生物骨骼堆积而成的生物碎屑石灰岩矿石中，CaO含量一般在50%以上，MgO含量低，是优良的水泥石灰质原料。 4）重结晶矿床。由于岩浆侵入和区域变质作用，石灰岩经重结晶后而形成的。黑龙江、新疆、辽宁、内蒙古等地的水泥大理岩矿床均属于此类型，例如，黑龙江阿城新明、新疆和静热呼等水泥大理岩矿床。石灰岩经重结晶后成为结晶灰岩或大理岩，矿石密度较大，硬度高。矿体形态一般较复杂，有层状、似层状、透镜状、巢状等，矿床规模以中、小型为主。大理岩的化学成分较稳定，CaO含量一般大于52%，MgO含量低。该类矿床常因硅化作用而影响矿石的质量，同时岩脉发育，影响开采利用。 五、矿床分布 我国是世界上石灰岩矿资源丰富的国家之一，石灰岩资源分布范围广、储量大、质量优，地表石灰岩远景储量十分巨大。石灰岩矿产在每个地质时代都有沉积，各个地质构造发展阶段都有分布，但质量好、规模大的石灰岩矿床往往赋存于一定的层位中。 古元古代石灰岩主要分布在内蒙古、黑龙江、吉林中部和河南信阳、南阳一带，以大理岩为主。 中、新元古代石灰岩资源主要分布在辽东半岛、天津、北京、江苏北部、甘肃、青海、福建等地，主要岩性为硅质灰岩、燧石灰岩等。 寒武纪石灰岩资源分布在山西、北京、河北、山东、安徽、江苏、浙江、河南、湖北、贵州、云南、新疆、青海、宁夏、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江等地，以鲕状灰岩、纯灰岩、竹叶状灰岩、薄层白云质灰岩为主。 奥陶纪石灰岩资源分布在黑龙江、内蒙古、吉林、辽宁、北京、河北、山西、河南、陕西、甘肃、青海、新疆、四川、贵州、湖北、安徽、江苏、江西等地，主要岩性为薄层、厚层纯灰岩、白云质灰岩，斑状灰岩、砾状灰岩等。 志留纪石灰岩主要分布在新疆托克逊、青海格尔木、甘肃、内蒙古等地，主要岩性为泥质灰岩、硅质灰岩、结晶灰岩等。 泥盆纪石灰岩资源主要分布在广西、湖南、贵州、云南、广东、黑龙江、新疆、陕西、四川等地，主要岩性为厚层纯灰岩、白云质灰岩、结晶灰岩、薄层灰岩、泥质灰岩等。 石炭纪石灰岩资源主要分布在江苏、浙江、安徽、江西、福建、广西、广东、四川、湖北、河南、湖南、陕西、新疆、甘肃、青海、云南、贵州、内蒙古、吉林、黑龙江等地，主要岩性为厚层纯灰岩、厚层灰岩夹砂页岩、白云质灰岩、大理岩、结晶灰岩等。 二叠纪石灰岩资源主要分布在四川、云南、广西、广东、福建、浙江、江西、安徽、江苏、湖北、湖南、陕西、甘肃、青海、内蒙古、黑龙江、吉林等地，主要岩性为厚层灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩、白云岩化灰岩、大理岩等。 三叠纪石灰岩资源主要分布在广西、云南、贵州、四川、广东、江西、福建、甘肃、青海、浙江、江苏、安徽、湖南、湖北、陕西等地，主要岩性为泥质灰岩、厚层灰岩、薄层灰岩等。 侏罗纪石灰岩资源主要分布在四川自贡地区，以内陆湖相沉积石灰岩为主。 古近-新近纪石灰岩资源主要分布在河南新乡、郑州地区，以泥灰岩、松散碳酸钙为主。 六、可供资源 我国石灰岩按用途可划分为水泥用石灰岩、冶金用石灰岩、石灰用石灰岩、化工用石灰岩、建筑用石灰岩、饰面用石灰岩等。截止2005年底，我国查明石灰岩矿产地2050处，其中水泥用石灰岩1554处，建筑和饰面用石灰岩矿产地65处，其余矿产地431处。建筑用石灰岩查明资源储量13116×104m3，饰面用灰岩查明资源储量 11040.77×104m3，其余矿产查明资源储量914.62×108t。 我国主要石灰岩矿点查明资源储量分布见表2-52-1、表2-52-2和表2-52-3。 表2-52-1 中国主要石灰岩矿点查明资源储量的情况 （据国土资源部《全国矿产资源储量通报》，2005） 表2-52-2 中国建筑用石灰岩主要矿点储量的分布 （据国土资源部《全国矿产资源储量报告》，2005） 表2-52-3 中国饰面用石灰岩主要矿点储量的分布 （据国土资源部《全国矿产资源储量通报》，2005）