Мел: состав, образование и свойства

Введение

Мягкая, белая, пористая осадочная порода, состоящая из карбоната кальция.

Крейда – это мягкая, белая, пористая осадочная карбонатная порода. Она является формой известняка, состоящей из минерала кальцита и образовалась первоначально на большой глубине под морем в результате сжатия микроскопического планктона, осевшего на морское дно. Крейда широко распространена в Западной Европе, где ее залежи находятся под поверхностью некоторых районов Франции, а высокие обрывы часто встречаются на побережье, например, скалы Дувра на побережье Кента в проливе Ла-Манш. Крейду добывают для использования в промышленности, например, для производства негашеной извести, кирпича и строительной замазки, а также в сельском хозяйстве для повышения pH кислых почв. Она также используется для изготовления школьного мела для письма и рисования на различных поверхностях, хотя его также можно производить из других минералов на основе карбоната или гипса.

Описание

Мел — тонкозернистый, земляной тип известняка, отличающийся светлым цветом, мягкостью и высокой пористостью. Он состоит главным образом из мельчайших фрагментов кальцитовых раковин или скелетов планктона, таких как фораминиферы или коколитофоры. Мел обычно представляет собой почти чистый кальцит, CaCO3, с содержанием всего 2–4% других минералов. Как правило, это кварц и глинистые минералы, хотя коллофан (криптокристаллический апатит, фосфатный минерал) также иногда присутствует в виде конкреций или небольших гранул, интерпретируемых как фекальные пеллеты. В некоторых меловых слоях кальцит превращается в доломит, CaMg(CO3)2, а в отдельных случаях доломитизированный мел дедоломитизируется обратно в кальцит. Он отлагался на обширных континентальных шельфах на глубинах между, в период несезонного (вероятно, засушливого) климата, который уменьшил количество эрозии от близлежащих обнаженных пород. Отсутствие эрозии поблизости объясняет высокую чистоту мела. Коколитофоры, фораминиферы и другие микроскопические организмы, из которых состоит мел, в основном формируют скелеты с низким содержанием магния, поэтому осадки уже находились в форме высокостабильного низкомагниевого кальцита при отложении. Это отличается от большинства других известняков, которые образовались из высокомагниевого кальцита или арагонита, быстро превращавшихся в более стабильный низкомагниевый кальцит после отложения, что приводило к раннему цементированию таких известняков. В мелу отсутствие этого процесса преобразования карбоната кальция препятствовало раннему цементированию, что частично объясняет его высокую пористость. Кремень (тип черта) очень распространен в виде полос, параллельных слоистости, или в виде конкреций в швах, либо в виде прослоек вдоль трещин, внедренных в мел. Вероятно, он образовался из губчатых спикул. Некоторые отложения мела сформировались уже после мелового периода. Меловые отложения также встречаются в меловых слоях на других континентах, например, в Austin Chalk и формациях Niobrara внутренних районов Северной Америки. Мел также встречается в западном Египте (формация Хоман) и западной Австралии (формация Мирия). Мел олигоценового – неогенового возраста был обнаружен в кернах горных пород под Тихим океаном в районе Стюарт Арк на Соломоновых островах. В формации Никосия на Кипре есть слои мела, содержащие Globorotalia, образовавшиеся в плиоцене.

Chalk is a fine textured, earthy type of limestone distinguished by its light colour, softness, and high porosity. It is composed mostly of tiny fragments of the calcite shells or skeletons of plankton, such as foraminifera or coccolithophores. Chalk is typically almost pure calcite, |CaCO3, with just 2% to 4% of other minerals. These are usually quartz and clay minerals, though collophane (cryptocrystalline apatite, a phosphate mineral) is also sometimes present, as nodules or as small pellets interpreted as fecal pellets. In some chalk beds, the calcite has been converted to dolomite, |CaMg(CO3)2, and in a few cases the dolomitized chalk has been dedolomitized back to calcite. It was deposited on extensive continental shelves at depths between , during a time of nonseasonal (likely arid) climate that reduced the amount of erosion from nearby exposed rock. The lack of nearby erosion explains the high purity of chalk. The coccolithophores, foraminifera, and other microscopic organisms from which the chalk came mostly form low magnesium calcite skeletons, so the sediments were already in the form of highly stable low magnesium calcite when deposited. This is in contrast with most other limestones, which formed from high magnesium calcite or aragonite that rapidly converted to the more stable low magnesium calcite after deposition, resulting in the early cementation of such limestones. In chalk, absence of this calcium carbonate conversion process prevented early cementation, which partially accounts for chalk's high porosity. Flint (a type of chert) is very common as bands parallel to the bedding or as nodules in seams, or linings to fractures, embedded in chalk. It is probably derived from sponge spicules Some deposits of chalk were formed after the Cretaceous. Chalk deposits are also found in Cretaceous beds on other continents, such as the Austin Chalk, and Niobrara Formations of the North American interior. Chalk is also found in western Egypt (Khoman Formation) and western Australia (Miria Formation). Chalk of Oligocene to Neogene age has been found in drill cores of rock under the Pacific Ocean at Stewart Arch in the Solomon Islands. There are layers of chalk, containing Globorotalia, in the Nicosia Formation of Cyprus, which formed during the Pliocene.

Добыча полезных ископаемых

Мел добывают из меловых месторождений как на поверхности, так и под землей. Добыча мела резко возросла во время промышленной революции из-за потребности в продуктах из мела, таких как негашеная известь и кирпичи.

Применение

Большинство людей впервые сталкиваются с мелом в школе, где речь идет о школьном меле для доски, которое изначально делали из минерального мела, поскольку он легко крошится и оставляет частицы, неплотно прилипающие к шероховатым поверхностям, что позволяет писать, легко стираемое с доски. Производители школьного мела сейчас могут использовать минеральный мел, другие минеральные источники карбоната кальция или минеральный гипс (сульфат кальция). Хотя мел на основе гипса является самым дешевым в производстве и поэтому широко используется в развивающихся странах, использование карбонатного мела образует более крупные частицы и, следовательно, меньше пыли, и он продается как "мел без пыли". Мел и другие формы известняка могут использоваться благодаря своим свойствам в качестве основы. Мел является источником негашеной извести при термическом разложении или гашеной извести после тушения негашеной извести водой. В сельском хозяйстве мел используется для повышения pH в кислых почвах. Небольшие дозы мела также могут использоваться в качестве антацида. Кроме того, мелкие частицы мела делают его идеальным веществом для очистки и полировки. Например, зубная паста обычно содержит небольшое количество мела, который служит мягким абразивом. Полировальный мел – это мел, приготовленный с тщательно контролируемым размером зерна для очень тонкой полировки металлов. Французский мел (также известный как портновский мел) традиционно представляет собой твердый мел, используемый для нанесения временных отметок на ткань, в основном портными. Сейчас его обычно делают из талька (силиката магния). Меловые пласты формируют важные нефтяные резервуары в Северном море и вдоль побережья Мексиканского залива в Северной Америке.

Предыдущие виды использования

В юго-восточной Англии, денхолы являются ярким примером древних меловых разработок. Подобные шахты-колокола также могли отмечать места древних кремневых рудников, где основной целью было извлечение кремневых конкреций для изготовления каменных орудий. Поверхностные остатки в Сисбери – один из таких примеров, но, пожалуй, самым известным является обширный комплекс в Граймс-Грейвс в Норфолке. Мел традиционно использовался в развлекательных целях. В полевых видах спорта, таких как теннис на траве, порошковый мел применялся для разметки границ игрового поля или корта. Если мяч касается линии, становится видна облако мела или пигментной пыли. В последние годы порошковый мел заменяют диоксидом титана. В гимнастике, скалолазании, тяжелой атлетике и перетягивании каната мел – теперь обычно карбонат магния – наносят на руки и ноги для удаления пота и предотвращения скольжения. Мел также может использоваться в качестве строительного материала для домов вместо кирпича или плетня с глиной: добытый мел разрезали на блоки и использовали как облицовочный камень, или же утрамбованный мел формировали в блоки и укладывали на раствор. До сих пор сохранились дома, построенные с использованием мела в качестве основного строительного материала. Большинство из них построены до Викторианской эпохи, хотя некоторые более новые. Смесь мела и ртути может применяться как порошок для выявления отпечатков пальцев. Однако из-за токсичности ртути использование таких смесей для дактилоскопии было прекращено в 1967 году.