Đá Vôi Là Gì, Cách Hình Thành Và Những Ứng Dụng Thực Tế

đá vôi

Đá vôi là một loại đá trầm tích được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống của con người. Từ xa xưa cho đến tận ngày hôm nay, bởi những đặc tính dễ tìm, bền, cứng của nó. Chúng có nhiều cách để hình thành cũng như có nhiều cách ứng dụng trong đời sống chúng ta.

1. Đá vôi là gì?

Đá vôi là một loại đá trầm tích có chứa ít nhất 50% canxi cacbonat (CaCO3) ở dạng khoáng vật canxit. Kèm theo các hàm lượng cao các tạp chất như silica (silic); dolomit (magie cacbonat) và đất sét (argillaceous) với tỷ lệ khác nhau.

Đá vôi
Đá vôi có thành phần chính là CaCO3

Chúng thường hình thành ở vùng nước biển nông, ấm, trong. Chúng là một loại đá trầm tích sinh học hữu cơ có thể hình thành từ sự tích tụ của các mảnh vụn vỏ sò; san hô; tảo và phân của chúng. Nó cũng có thể là một loại đá trầm tích hóa học được hình thành do sự kết tủa của canxi cacbonat từ nước hồ hoặc đại dương.

2. Môi trường hình thành đá vôi

2.1. Đá vôi sinh học và hóa học từ biển

Như đã nói, hầu hết các đá vôi hình thành ở vùng nước biển nông, lặng, ấm. Loại môi trường này là nơi các sinh vật có khả năng hình thành vỏ và bộ xương canxi cacbonat. Có thể dễ dàng chiết xuất các thành phần cần thiết từ nước đại dương. Khi những con vật này chết đi, các mảnh vụn vỏ và xương của chúng tích tụ lại như một lớp trầm tích có thể được thạch hóa thành đá vôi. Các chất thải của chúng cũng có thể góp phần vào khối trầm tích. Khi hình thành từ loại trầm tích này, chúng là đá trầm tích sinh học. Nguồn gốc sinh học của chúng thường được tiết lộ trong đá bởi sự hiện diện của các hóa thạch.

Một số loại có thể hình thành bằng cách kết tủa trực tiếp canxi cacbonat từ nước biển hoặc nước ngọt. Khi được hình thành theo cách này, chúng là đá trầm tích hóa học. Tuy nhiên chúng được cho là ít phong phú hơn so với các loại đá vôi sinh học.

Ngày nay Trái đất có nhiều môi trường hình thành loại đá này. Hầu hết chúng được tìm thấy ở các khu vực nước nông giữa 30 độ vĩ bắc và 30 độ vĩ nam. Cụ thể là ở vùng biển Caribe; Ấn Độ Dương; Vịnh Ba Tư; Vịnh Mexico; xung quanh các đảo ở Thái Bình Dương và trong quần đảo Indonesia. Ở đó san hô phong phú, động vật có vỏ, tảo và các sinh vật khác tạo ra một lượng lớn các mảnh vụn xương canxi cacbonat phủ hoàn toàn nền tảng. Chính những điều này đã góp phần tạo ra một mỏ đá rộng lớn.

2.2 Hình thành từ bay hơi

Thạch nhũ là đá vôi
Thạch nhũ là đá vôi

Đá vôi cũng có thể hình thành thông qua quá trình bay hơi. Nhũ đá, măng đá và các thành tạo hang động khác là những ví dụ về đá được hình thành do bay hơi. 

Thành phần chính ở các núi đá vôi là CaCO3. Khi trời mưa xuống, có CO2 có trong không khí cùng nước tạo thành môi trường axit hòa tan được đá này. Phương trình hóa học được dùng để giải thích hiện tượng này như sau:

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

Khi môi trường thay đổi nhiệt độ và áp suất, nước có chứa Ca(HCO3)2 bốc hơi, tạo thành thạch nhũ. 

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

3. Phân loại đá vôi

Chúng có nhiều loại khác nhau được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Những cái tên này dựa trên cách đá hình thành; hình dáng hoặc thành phần của nó và nhiều yếu tố khác. Dưới đây là một số loại phổ biến:

Phấn (Chalk): Một loại đá vôi mềm, có kết cấu rất mịn, thường có màu trắng hoặc xám nhạt. Nó được hình thành chủ yếu từ phần còn lại của lớp vỏ vôi của các sinh vật biển cực nhỏ; hoặc phần còn lại của lớp vỏ vôi từ nhiều loại tảo biển.

Coquina: Một loại đá vôi kết dính kém với thành phần chủ yếu là các mảnh vụn vỏ vỡ. Nó thường hình thành trên các bãi biển nơi có các tác động của sóng.

Đá vôi hóa thạch: Một loại đá vôi chứa nhiều hóa thạch rõ ràng và phong phú. Đây thường là do các hóa thạch vỏ và xương của các sinh vật tạo ra đá vôi.

Đá vôi thạch bản: Một loại đá vôi dày đặc với kích thước hạt rất mịn và rất đồng đều. Xuất hiện trong các lớp mỏng dễ tách ra tạo thành một bề mặt rất mịn. 

Đá vôi Oolitic: Một loại đá vôi có thành phần chủ yếu là “oolit” canxi cacbonat. Đây là những hình cầu nhỏ được hình thành do sự kết tủa đồng tâm của canxi cacbonat trên một hạt cát hoặc mảnh vỏ.

Travertine: Một loại đá vôi hình thành do sự kết tủa bay hơi Thường ở trong hang động, để tạo ra các thành tạo như thạch nhũ; măng đá và đá chảy.

Tufa: Một loại đá vôi được tạo ra bởi sự kết tủa của nước chứa nhiều canxi tại suối nước nóng; bờ hồ.

4. Công dụng của đá vôi

4.1. Công dụng chính

đá vôi
Công dụng của đá vôi

Đá vôi là một loại đá có rất nhiều công dụng đa dạng. Có lẽ nên nói nó là một tảng đá có nhiều cách sử dụng hơn bất kỳ loại đá nào khác. 

Hầu hết các loại được làm thành đá nghiền và sử dụng làm vật liệu xây dựng. Chúng được sử dụng làm đá dăm làm nền đường và dằn đường sắt. Nó được sử dụng làm cốt liệu trong bê tông. Nó được nung trong lò với đá phiến vụn để làm xi măng.

Một số loại rất phù hợp với các công việc này vì chúng là những loại đá chắc, dày đặc với ít lỗ rỗng. Những đặc tính này cho phép chúng chống chịu tốt với sự mài mòn và đóng băng. Mặc dù khi so tính công dụng này của đá vôi; chúng có thể không tốt bằng một số loại đá silicat cứng hơn. Tuy nhiên nó lại dễ khai thác hơn nhiều và không gây ra mức độ mài mòn nhiều đối với thiết bị khai thác; máy nghiền; phương tiện vận chuyển,..

4.2. Công dụng bổ sung của đá vôi

Một số công dụng bổ sung nhưng cũng quan trọng của chúng bao gồm:

Đá kích thước: Đá vôi thường được cắt thành các khối và tấm có kích thước cụ thể để sử dụng trong xây dựng và kiến ​​trúc. Các đá khối này được sử dụng để ốp lát sàn, bậc cầu thang, bệ cửa sổ,…

Hạt lợp: Đá vôi được nghiền thành cỡ hạt mịn và sử dụng làm lớp phủ chống thời tiết, chống nóng trên tấm lợp nhựa đường. Nó cũng được sử dụng như một lớp phủ trên mái nhà xây dựng.

Đá chảy: Đá vôi nghiền được sử dụng trong quá trình nấu chảy và tinh luyện kim loại khác. Trong quá trình nung chảy, đá kết hợp với các tạp chất và có thể được loại bỏ khỏi quá trình này dưới dạng xỉ.

Xi măng Portland: Đá vôi được nung trong lò cùng với đá phiến sét, cát và các vật liệu khác và được nghiền thành bột sẽ cứng lại sau khi trộn với nước.

AgLime: Canxi cacbonat là một trong những chất trung hòa axit hiệu quả nhất về chi phí. Khi được nghiền thành các hạt có kích thước như cát hoặc nhỏ hơn, chúng trở thành vật liệu hữu hiệu để xử lý đất chua. Nó được sử dụng rộng rãi trong các trang trại trên khắp thế giới.

Vôi sống: Nếu nung canxi cacbonat (CaCO3) đến nhiệt độ cao trong lò nung, sản phẩm tạo ra sẽ là khí cacbon đioxit (CO2) và canxi oxit (CaO). Canxi oxit là một chất trung hòa axit mạnh. Nó được sử dụng rộng rãi như một chất xử lý đất (tác dụng nhanh hơn aglime) trong nông nghiệp và như một chất trung hòa axit trong ngành công nghiệp hóa chất.

Chất bổ sung thức ăn chăn nuôi: Gà cần canxi cacbonat để tạo ra vỏ trứng chắc khỏe. Vì vậy canxi cacbonat thường được cung cấp cho chúng như một chất bổ sung chế độ ăn uống dưới dạng “viên”. Nó cũng được thêm vào thức ăn của một số bò sữa. Bởi vì điều này sẽ thay thế một lượng lớn canxi bị mất khi con vật được vắt sữa.

Bụi đá: Đá vôi nghiền thành bột là một loại bột màu trắng có thể được phun lên bề mặt than lộ ra trong mỏ dưới lòng đất. Lớp phủ này giúp cải thiện khả năng chiếu sáng và giảm lượng bụi than hoạt động gây ra và thải vào không khí. Điều này giúp cải thiện không khí để thở. Và nó cũng làm giảm nguy cơ nổ do các hạt bụi than dễ cháy lơ lửng trong không khí.

Bên cạnh đó, đá vôi có nhiều công dụng khác. Đá vôi bột được sử dụng làm chất độn trong giấy, sơn, cao su và chất dẻo. Chúng cũng được sử dụng làm chất hấp thụ (chất hấp thụ chất ô nhiễm) tại nhiều cơ sở đốt than. Đá vôi nghiền được sử dụng làm đá lọc trong hệ thống xử lý nước thải tại chỗ. 

Đá vôi không được tìm thấy ở khắp mọi nơi. Nó chỉ xảy ra ở các khu vực có đá trầm tích. Chúng cần thiết ở một số khu vực khác và quan trọng đến mức người mua sẽ trả gấp năm lần giá trị của viên đá có thể sử dụng chúng trong dự án hoặc quy trình của mình.

5. Có thể bạn chưa biết

Đã vôi được ứng dụng rất nhiều trong các công trình kiến trúc nổi tiếng. Các ngôi đền cự thạch của Maltasuch với tên gọi Ħaġar Qim được xây dựng hoàn toàn bằng vật liệu này. Đây là một trong những công trình lâu đời nhất còn tồn tại.

đá vôi
Đại kim tự tháp Giza làm bằng đá vôi

Chúng rất phổ biến trong kiến trúc, đặc biệt là ở Châu Âu và Bắc Mỹ. Đại kim tự tháp, 1 trong 7 kỳ quan thế giới cổ đại và khu phức hợp liên quan của nó ở Giza, Ai Cập, được làm bằng đá vôi. Rất nhiều tòa nhà ở Kingston, Ontario, Canada đã và đang tiếp tục được xây dựng nên từ đá này để nó mang biệt danh là “thành phố đá vôi”. Tòa án hạt Riley được xây bằng đá vôi ở Manhattan, Kansas, Hoa Kỳ. Trên đảo Malta, nhiều loại đá được gọi là đá Globigerina. Trong một thời gian dài, đây là vật liệu xây dựng duy nhất hiện có và vẫn được sử dụng rất thường xuyên trên tất cả các loại công trình và tác phẩm điêu khắc. 

Loại đá này phổ biến nhất vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20. Ga tàu, ngân hàng và các công trình kiến ​​trúc khác từ thời đó thường được làm bằng đá này. Nó được sử dụng làm mặt tiền trên một số tòa nhà chọc trời, nhưng chỉ ở dạng tấm mỏng để che phủ chứ không phải là các khối đặc. Nhiều công trình kiến ​​trúc nổi tiếng ở London được xây dựng từ đá vôi Portland.

Đá vôi cũng là một khối thành phần để xây dựng rất phổ biến vào thời Trung cổ vì nó cứng, bền. Nhiều nhà thờ và lâu đài thời trung cổ ở châu Âu được làm bằng loại vật liệu này. 

6. Kết

Như vậy bạn đã biết đá vôi là một loại đá có thành phần chính là CaCO3. Chúng có thể được hình thành dựa trên nhiều cách như từ vỏ CaCO3 của các loài sinh vật biển; hình thành từ kết tủa hoặc từ quá trình bay hơi trong hang động. Hy vọng qua bài viết, bạn đã có thêm thông tin hữu dụng về đá vôi.