Мел: общие сведения

Мел представляет собой осадочную горную породу, имеющую органическое происхождение. Структура материала тонкозернистая, рассыпчатая и мягкая, слабосцементированная. Природный мел имеет белый цвет. Он не растворяется в воде. По минеральному составу напоминает известняк.

 Мел включает в себя:

  • скелетные обломки;
  • раковины фораминифер;
  • фрагменты водорослей;
  • мелкодисперсный кальцит;
  • нерастворимые минералы.

При внимательном анализе в меловых отложениях обнаруживаются примеси в виде очень мелких зерен кварца. В меловых залежах могут встречаться окаменелости, относящиеся к меловому периоду: аммониты и белемниты. Для природного мела не характерны слоистость и перекристаллизация. В структуру материала включены многочисленные ходы животных-грунтоедов.

Кальцит, доминирующий в комплексном составе мела, может иметь как аутогенное, так и биогенное происхождение. До 75% породы слагается из органических остатков. В своей основной массе они представлены скелетами и оболочками планктона и фораминифер. Скелетные остатки в составе мела имеют очень небольшие размеры – всего 5-10 мкм. Могут в этом веществе содержаться также скелеты мшанок, раковины моллюсков, остатки морских ежей, кораллов, кремневых губок.

До 10% объема мела составляют примеси некарбонатного типа:

  • каолинит;
  • глауконит;
  • полевые шпаты;
  • кварц;
  • пирит;
  • опал;
  • халцедон.

Гораздо реже можно встретить кремень и фосфорит.

Меловые толщи нередко пересекают крупные трещины, заполненные меловой мукой. Сеть таких трещин обычно сгущается ближе к поверхности. На разных уровнях горизонтальных пластов мел отличатся по своим механическим качествам и химическому составу.

По структурным свойствам и физическим признакам различают три разновидности мела:

  • белый пишущий;
  • мергелистый;
  • мелоподобный известняк.

Химические свойства мела

Химический состав мела определяется большим содержанием карбоната кальция с включениями карбоната магния. Мел может содержать также и некарбонатную часть, включая окислы металлов. Принято считать, что химическая формула этого вещества соответствует известной формуле карбоната кальция (CaCO3). Но реальный состав мела сложнее. В этом минерале около половины окиси кальция. До 43% состава мела приходится на углекислый газ; он находится в связанном состоянии. Примерно 2% общей массы вещества составляет окись магния. Обязательны, хотя и не слишком значительны, включения кварца. Мел со сравнительно высоким содержанием кремния имеет более высокую плотность. Мел содержит незначительное количество оксида алюминия, а окислы железа довольно часто окрашивают меловые пласты в красный цвет.

Карбонатная часть мела растворима в соляной и уксусной кислотах. Некарбонатная часть включает в себя кварцевый песок, глины, оксиды металлов. Некоторые их этих компонентов в кислотах не растворяются. В незначительном количестве в мел входят частицы магнезиального кальцита, а также доломита и сидерита.

Молекулярной формуле мела соответствует несколько типов кристаллических соединений, которые содержат в узлах решеток ионы.

Физические свойства мела

Мел считается полускальной породой жесткого типа. Прочность этого минерала определяется влажностью. При воздействии на мел воды прочностные характеристики мела снижаются. Изменения происходят нередко уже при 2% влажности. При 35% влажности прочность на сжатие возрастает примерно в 2-3 раза, мел становится пластичным. Это физическое свойство затрудняет переработку вещества. Мел начинает активно налипать на рабочие части машин. Вязкость и пластичность мела нередко не позволяют добывать его с нижних горизонтов.

Плотность мела достигает 2700 кг/куб. м; пористость – до 50%. Влажность в естественных условиях среды колеблется в пределах от 19 до 33%. Если мел увлажить, его прочность заметно снижается. При влажности около 30% мел проявляет свои пластические свойства. Мел, встречающийся в природе, не отличается устойчивостью к морозам. После множественных циклов замораживания и размораживания мел обычно распадается на мелкие кусочки.

При анализе физических свойств мела особое внимание уделяется поведению породы при измельчении. В технологическом процессе принято устанавливать показатель распускаемости мела во влажной среде при регулируемом механическом воздействии. Модуль упругости мела для рыхлого состояния составляет 3000 МПа, для уплотненного – 10000 МПа. Временное сопротивление сжатию: 1000-4500 МПа.

Карбонат кальция, находясь в измельченном виде, обладает высокой дисперсностью. Присутствие мела в изделии уменьшает его абразивность. Физические свойства этого вещества помогают повысить термическую стойкость изделий, их механическую прочность, устойчивость при выветривании и воздействии реагентов.

Ранее считалось, что химические и физические свойства мела одинаковы для всех месторождений. Однако практика показала, что это не так. Свойства меловых залежей отличаются даже в пределах одного месторождения. Поэтому при добыче минерала промышленным способом выполняется технологическое картирование. Химические свойства мела и его физические характеристики изучаются на разных участках месторождений. На карты наносят места скопления качественной меловой породы.

Месторождения мела

Самые богатые месторождения мела расположены в Европе. Его можно встретить от Западного Казахстана до Британских островов. Мощность меловых пластов достигает сотен метров. В районе Харькова обнаружены отложения с мощностью пластов до 600 м. Огромный меловой пояс тянется через всю Европу, захватывая северную часть Франции, юг Англии, Польшу, Украину, Россию. Часть отложений смещена в Азию; запасы мела имеются в Ливийской пустыне и в Сирии.

В США месторождения мела отмечены только в южных и центральных штатах. Однако мел там низкого качества; по этой причине его приходится ввозить в США из Дании, Великобритании и Франции.

Запасы мела распределяются очень неравномерно. До половины качественного мела с хорошим содержанием карбоната кальция сосредоточено в Российской Федерации. В абсолютных цифрах запасы мела в России оцениваются в 3300 млн т. Неограниченные прогнозные месторождения мела расположены в Белгородской области. Очень качественный мел с низким содержанием примесей некарбонатного типа добывают в Воронежской области.

Практическое значение мела

Практическое применение мела определяется его химическими и физическими свойствами. В промышленности его используют для производства цемента, извести, соды, стекла и школьных мелков. Мел служит также наполнителем для пластмасс, бумаги, резины, лакокрасочных материалов. Он входит в рецептуру зубных паст и порошков.

Находит мел применение и в сельском хозяйстве: его применяют для известкования почвы и в качестве подкормки для животных, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов.

Мел является необходимым компонентом при производстве мелованной бумаги. Ее широко используют в полиграфической отрасли для изготовления иллюстрированных изданий. Успешно применяется мел в качестве основного наполнителя и пигмента при изготовлении картона.

Находит мел применение и в строительстве. Дешевый молотый мел используют для побелки, грунтовки, окрашивания стен.