石灰巖（Limestone）是一種以方解石為主要礦物的沉積碳酸鹽巖。它主要由碳酸鈣（CaCO3）組成，呈微粒狀晶體形態，常呈現偏三角面體和菱面體，顏色為淺灰色或青灰色。石灰巖是通過河流將大陸上大量的鈣質（主要是重碳酸鹽Ca（HCO3）2）帶到海中，在一定的物理化學條件下轉變為碳酸鈣，并大量在海底沉淀形成石灰巖礦床。它是燒制石灰和水泥的主要原料，同時在冶金工業中也用作熔劑。此外，色彩花紋美麗的石灰巖還可以用于裝飾石材。
石灰巖是分布最廣、儲藏量最大、應用歷史最悠久、消耗量最大的工業巖石原料之一，石灰石是它的商業名稱。
主要特性
礦物組成
純質石灰巖的化學成分接近于方解石的理論組成（CaCO3），呈白色，但是石灰巖常常含有不同的雜質，所以它們通常表現出不同的顏色。天然石灰巖通常含有SiO?、Al?O?、MgO、TiO?、Fe?O?、FeO、Na?O、K?O、P?O?、FeS、SO?、H?O等雜質成分。從成分構成差異來看，古代石灰巖主要由低鎂方解石組成；現代碳酸鈣沉積物則以文石和高鎂方解石為主要成分，其組成中常伴隨石膏、菱鎂礦、黃鐵礦、黏土、長石碎屑等雜質混入。不同產地、不同層位的石灰巖的成分往往具有較大差異。
物理特性
石灰巖的主要物理性質：
密度2.41～2.83g/cm3；
視孔隙度0.7%～6.0%；
抗壓強度108.9～196.5MPa；
沖擊斷裂模量5.5～17.2MPa；
堅韌度0.8～2.6cm/cm2；
莫氏硬度3～4。
結構特征
石灰石的化學成分主要是碳酸鈣(CaCO3)，通常以微粒狀的方解石呈現。這種晶體形態復雜，常呈偏三角面體和菱面體，顏色多為淺灰色或青灰色。石灰石可以呈現出致密的塊狀、粒狀、結核狀以及多孔結構狀。
從結構上來看，石灰巖主要由顆粒、泥、膠結物、晶粒、生物格架5種結構組分組成。
形成過程
石灰巖的形成是通過河流將大陸上大量的鈣質（主要是重碳酸鹽Ca（HCO3）2）帶到海中，在一定的物理化學條件下轉變為碳酸鈣，并大量在海底沉淀形成石灰巖礦床。這些礦床主要形成于海水較淺、氣候溫暖、適合動物和植物群生長的環境下。碳酸鈣從海水中沉淀出來的機械作用，既有化學成因，也有生物成因，其基本反應原理如下：
化學成因：Ca（HCO3）2=CaCO3+H2O+CO2
生物成因：Ca（HCO3）2+2NH4OH=CaCO3+（NH4）2CO3+2H2O
碳酸鹽巖的形成作用隨著地質歷史演變也有不同。在前寒武紀，碳酸鹽巖主要是由海水的直接化學沉淀和藻類的生物化學作用所形成的。到了寒武紀以后，海水由酸性變為堿性，介殼生物逐漸繁盛，生物成因的碳酸鹽巖逐漸超過了化學或生物化學成因的碳酸鹽巖，因機械作用或重力作用形成的碳酸鹽巖也占有相當大的比例。
分布情況
石灰巖在自然界中通常形成于海洋盆地或陸地湖泊，在地球上廣泛分布。海相沉積巖系中的石灰巖呈層狀或似層狀，規模大，層位及厚度穩定，成分一般比較均勻，因此具有工業開采價值。而湖相沉積巖系中的石灰巖多以透鏡狀、似層狀產出，規模一般不大，分布較局限，成分通常不均勻，因此工業利用價值不大。
中國華北地區的石灰巖主要形成于寒武紀和奧陶紀時期，而東北地區則以寒武紀、奧陶紀、石炭紀和二疊紀為主要產區。華南地區的石灰巖主要形成于石炭紀、二疊紀和中生代早期。湖北、廣東省、廣西壯族自治區、福建省和江蘇省南部地區發育了中上泥盆紀石灰巖。此外，遼寧省、內蒙古自治區和山東省前寒武紀變質巖系中的白云巖以及華北奧陶紀、中南地區石炭—二疊紀、西南地區三疊紀的白云巖也具有工業價值。
分類
對石灰巖的分類分類方法主要是依據化學成分進行分類（多被化工部門采用）以及依據結構多級分類（多被地質、石油等部分采用）。對石灰巖結構分類具有代表性的主要有福克分類、鄧哈姆分類以及中國學者馮增昭提出的結構-成因分類。
福克的分類
福克根據異化顆粒、泥晶基質、亮晶膠結物為三角圖的三端元組分將石灰巖分類為亮晶方解石異化石灰巖（Ⅰ類）、微晶異化石灰巖（Ⅱ類）、微晶石灰巖（Ⅲ類）。
福克把亮晶異化石灰巖（Ⅰ類）和微晶異化石灰巖（Ⅱ類）稱為異常化學巖，把細晶石灰巖（Ⅲ類）稱為正常化學巖。此外，福克還把由生物格架所組成的礁石灰巖稱為生物巖，這是福克分類中的第Ⅳ類石灰巖。在這四個主要石灰巖類型的基礎上，福克又根據異化顆粒的類型及其他特征，把石灰巖再細分為11個類型（圖2）。
根據異化顆粒、微晶方解石泥、亮晶方解石膠結物在巖石中的相對百分含量，尤其是微晶方解石泥及亮晶方解石膠結物的相對含量，福克仿照碎屑巖的結構成熟度的概念，提出了石灰巖的成熟度的概念（圖3）。
鄧哈姆的分類
鄧哈姆以顆粒和泥晶（或灰泥）為兩端元組分將石灰巖分為4類，即顆粒巖（grainstone）、泥質顆粒巖（泥粒巖）（packstone）、顆粒質泥巖（粒泥巖）（wackestone）、泥巖（mudstone）。
馮增昭的結構-成因分類
馮增昭首先把石灰巖劃分為3個大的結構類型，即顆粒—灰泥石灰巖、晶粒石灰巖、生物格架石灰巖（礁石灰巖）。這是石灰巖最基本的和最通用的分類。
根據顆粒和灰泥的相對百分含量，把顆粒—灰泥石灰巖劃分為兩個類型，即顆粒石灰巖和灰泥石灰巖；然后又進一步劃分可以把顆粒—灰泥石灰巖劃分為6個巖石類型（六分方法，圖4）或4個巖石類型（四分方法，圖5）。也可根據顆粒的含量，把顆粒—灰泥石灰巖劃分為4個巖石類型，即顆粒石灰巖、顆粒質石灰巖、含顆粒的石灰巖、無顆粒的石灰巖（即灰泥石灰巖）。
晶粒石灰巖基本上全由晶粒組成，根據晶粒的粗細，可進一步劃分為粗晶石灰巖、中晶石灰巖、細晶石灰巖、粉晶石灰巖、泥晶石灰巖等。
生物格架石灰巖，可以根據兩種生物格架類型劃分為生物骨骼格架石灰巖和生物黏結格架石灰巖。
主要結構類型及特征
內碎屑灰巖
內碎屑灰巖中的碎屑可以有大到漂礫級、小到粉屑級的大小，它們的填隙物可能是灰泥雜基或亮晶膠結物，或者兩者都有。
內碎屑的圓度會因為搬運和磨蝕程度的不同而有所不同。例如潮上礫片石大理石或礁前塌礫石灰巖通常呈現出棱角狀的碎屑；而在淺水波浪環境下形成的內碎屑灰巖則具有很好的磨圓度；風成沙丘或海灘砂石灰巖的磨圓度則特別好。
鮞粒石灰巖
鮞粒灰巖中，粒的含量超過50%。由于填隙物的不同性質，這類巖石可以分為亮晶鮞粒灰巖和灰泥鮞粒灰巖兩種類型。
鮞粒灰巖通常形成于溫暖、淺水、中等攪動的環境中，常常出現在水下淺灘、潮汐砂壩或潮汐三角洲地區。此外，放射狀靜水鮞產于咸化潟湖和鹽湖中。
球粒石灰巖
常見的球粒灰巖包括泥晶球粒灰巖、亮晶球粒大理石和泥晶似球粒灰巖等。這些巖石主要形成于低能量到中等能量的環境中，例如廣闊的潮坪和相鄰的湖。在中國南方的泥盆系和三疊系地層中，球粒灰巖廣泛分布，通常局限于海洋和潮坪環境的產物。
亮晶化石碎屑灰巖
化石碎屑是指在地質歷史中被埋藏并經過長時間的壓縮和化學作用后形成的，通常由破碎或解體的較大的鈣質介殼屑和較小的完整介殼組成。這些碎屑通常具有較干凈的亮晶方解石膠結。
大規模出現亮晶化石碎屑灰巖通常與潮間和潮下的介殼灘堆積有關。中國海南三亞灣就有亮晶膠結的生物砂海灘巖。
泥晶化石碎屑灰巖
泥晶化石碎屑大理石是由生物介殼或介屑埋置于灰泥雜基中而形成的。在礁體的隱蔽部分和礁后潟湖中，也常見各種泥晶化石碎屑灰巖。這些化石(碎屑)可以來自介形蟲、有孔蟲、軟體動物門、綠藻門類以及枝狀層孔蟲等多種生物。
白堊
白堊是一種細粒白色疏松多孔易碎的的化石泥晶石灰巖，它的成分非常純凈，其中碳酸鈣含量高達90%以上，主要雜質是蒙脫石和伊來石。
大部分的白堊都是由顆石藻組成的，含量高達80%。此外，還有少量的軟體動物、棘皮類、苔蘚蟲和有孔蟲的碎屑，以及多刺的鈣球。白堊生成于溫暖海洋環境，沉積深度從幾十米到幾百米。
抱球蟲軟泥及石灰巖
抱球蟲軟泥主要分布在遠離大陸和島嶼的中等深度海洋中。這些海域通常有暖流和豐富的微生物，因此抱球蟲軟泥在這里最為發育。它是所有現代深海沉積物中分布最廣的一種軟泥。
抱球蟲軟泥主要由大量的抱球蟲介殼組成，此外還有浮游的翼足類和鈣藻等生物。
泥晶或微晶石灰巖
泥晶石灰巖或微晶石大理石由泥晶方解石構成，有時也被稱為泥屑石灰巖或灰泥石灰巖。這種巖石的顆粒含量很低，通常不超過10%。然而，它與含顆粒較多的灰泥石灰巖(顆粒含量大于10%)逐漸過渡。
結核（瘤）狀石灰巖
生石灰巖通常具有薄的波狀層或斷續透鏡體，有些則呈現出不規則、界限模糊的較純石灰巖結核。這些結核常常夾在鈣質或白云質頁巖之間。結核周圍常常有旋渦狀的黏土雜基環繞，這是一種典型的成巖構造特征。
結核狀石灰巖的形成可能有多種原因，包括深水海底周期性底流作用、沉積成巖作用和壓溶成因等。
生物格架石灰巖
生物格架石灰巖包括骨骼格架石灰巖（或生物礁大理石）［圖12的a、b］、生物黏結格架石灰巖［圖13的c、d］以及障積石灰巖。
骨骼格架生石灰巖是一種由碳酸根生物構筑的巖石類型，用于制造骨架。這些生物形成的骨架構成了巖石主體，并通過黏結作用固定在海底上，形成了堅硬、具有抗浪性的碳酸鹽巖礁。
黏結格架石灰巖主要由分泌黏液的藻類(如藍藻和綠藻門)形成。這些藻類分泌碳酸鹽，將顆粒物質沉淀、捕集并黏結在一起，形成了這種特殊的巖石。根據隱藻黏結作用的組構特征，隱藻黏結石灰巖可以分為層紋石灰巖、疊層石灰巖和凝塊石灰巖三大類。
障積石灰巖又稱為滯積石灰巖或柵積石灰巖，是由原地生長的帶根狀莖的生物阻擋沉積物(主要是灰泥)而形成的。這些生物通過阻擋作用將沉積物截獲堆積起來，最終形成了這種獨特的石灰巖類型。
晶粒石灰巖
晶粒石灰巖基本上由方解石晶粒組成。根據其晶粒大小的不同，可以將其劃分為不同類型。較粗的晶粒石灰巖通常是重結晶作用或交代作用的產物。
應用領域
石灰原料
石灰巖高溫煅燒后可以反應生產生石灰（CaO），生石灰加水后即水化為氫氧化鈣（Ca（OH）2）。石灰在冶金、化工、環保、農業、建材等行業具有廣泛用途。
冶金行業
石灰在煉鋼中具有助熔和凈化作用，可降低熔煉溫度，有效清除P、Si、Al、S等有害組分。在銅精煉制中，石灰能起助熔劑的作用，并可吸收煙氣中的二氧化硫。
造紙行業
在硫酸鹽紙漿生產中，石灰被用作苛化碳酸鈉廢水(黑色漿液)的處理劑，以回收可循環利用的氫氧化鈉。石灰還可用于制造漂白劑ca(clo)2，以凈化和去除廢水中的色素。
化學行業
石灰是一種重要的無機化合物生產原料，可以用于生產一磷酸鈣、二磷酸鈣和三磷酸鈣、鉻化合物等多種無機化合物。此外，石灰還可以用于凈化食鹽鹵水汁、制備農藥等工業領域。氫氧化鈣則被廣泛應用于顏料、水泥和油漆填料等領域。
環保行業
石灰與純堿混合使用，可以去除水中的碳酸氫鹽，達到軟化水質的目的。石灰還可用于污水的化學沉淀，調節pH值，除氮，吸附鐵、錳和有機單寧等。石灰也可用來中和礦井酸水、洗煤廠酸性洗煤廢水、鋼鐵廠酸性廢水、制版廠廢水、化工廠及制藥廠廢水、造紙廠廢水等，并使廢水脫色，使某些重金屬離子沉淀。石灰可吸收煙氣、（或氫氟酸）和其他酸性氣體中的SO2，有效凈化空氣。
建筑行業
石灰在建筑地基施工、土壩加固、水渠、鐵路路基、機場跑道、城市道路等方面都有廣泛的應用。
農業領域
石灰可以中和土壤酸性；制糖過程石灰乳漿可以提高糖汁的pH值，促使磷酸和有機酸化合物的膠狀雜質沉淀；石灰還能有效吸附CO2，保持果疏新鮮，減少腐爛。
水泥原料
碳酸鈣與黏土質原料、硅質原料和鐵質原料混合，經高溫煅燒，可以生成碳酸鹽水泥。
熔劑原料
在黑色和有色金屬冶煉過程中，生石灰巖作為一種熔劑直接參與到熔煉中。它不僅可以降低體系的熔融溫度，還可以與礦石中的雜質、燃料中的灰分等有害組分結合形成爐渣并將其排除。
化工原料
石灰巖可以用于生產碳化鈣、漂白粉、肥料等，重質碳酸鈣（CaO＞54%，粒度10μm級）也可作為涂料、橡膠、造紙等工業的填料。
建筑工程原料
石灰巖在建筑領域中應用廣泛，作為砌塊、裝飾材料、混凝土骨料、瀝青骨料以及鐵路道渣等基本材料使用歷史悠久，且用量最大。此外，石灰巖還是生產玻璃和陶瓷的重要配料之一。
石灰巖在各工業領域中的主要應用如下表所示。
加工制備
對石灰石的加工主要包括石灰石的粉碎、分級，并通過生產生石灰、熟石灰、輕質碳酸鈣、超微細(納米)碳酸鈣以及二氧化碳等產品。
粉碎分級
石灰石一般采用干式粉碎工藝，對于冶金和道路用石灰石，只需將礦石破碎并篩分即可。而對于細粉產品的生產，礦石需要經過顎式破碎機、錘式破碎機和反擊式破碎機等設備的破碎處理，然后直接使用雷蒙磨或其他磨機將其粉碎到所需的粒度。
生產石灰
通過高溫煅燒，石灰石中CaCO3分解為CaO和CO2，即可制得生石灰，將適量的水加入生石灰中，攪拌溶解后可以得到微細粉狀物質，這就是熟石灰，其化學式為氫氧化鈣。石灰巖、生石灰及熟石灰的生產工藝流程如下圖所示。
沉淀碳酸鈣
石灰石可用于制備普通輕質碳酸鈣、超細和納米碳酸鈣，以及通過表面改性制備超細活性碳酸鈣。
生產普通輕質碳酸鈣的工藝流程如下圖所示，生產超微細或納米碳酸鈣的方法有間歇鼓泡碳化法、連續噴霧碳化法和超重力法。
礦物開采
石灰巖的開采一般是采用露天開采，凹陷露天開采和地下開采的不多。開拓運輸方法多采用公路開拓，箕斗—汽車聯合運輸開拓及平硐溜井開拓應用得較少。開采工藝主要包括穿孔、爆破、采裝及工作面運輸，采出的石灰巖一般塊度較大，需要經過再次破碎。
環境影響
石灰巖的開采過程中，如無提前預防，可能對環境造成破壞。例如開采過程產生的廢石渣經過雨水沖刷會沿溝谷堆積，廢石渣風化后產生養成，或是廢石渣壓占土地等“三廢問題”。
開采過程也可能導致底薪地貌景觀和生態環境的破壞，例如經過開采形成了高陡邊坡，山巖裸露，山體自然景觀被破壞，或者植被系統遭到嚴重破壞。同時廢棄采場高陡邊坡存在著崩塌隱患；廢石渣、廢石粉在溝谷堆積存在泥石流隱患；不合理地開采導致山體開裂、第四系孔隙含水層被摧毀，喪失水源涵養功能等地質災害。
參考資料 >
術語在線—權威的術語知識服務平臺.術語在線.2023-06-10
石灰巖.中國大百科全書第三版（網絡版）.2023-06-12