Kalkstein

De kalksteiner er sedimentære bergarter , for eksempel sandstein eller gips , lett oppløselige i vann (se Karst ), som hovedsakelig består av kalsiumkarbonat, CaCO 3 , men også magnesiumkarbonat MgCO 3 . Disse karbonatbergartene er av stor betydning fra et geologisk og økonomisk synspunkt.

Inndeling

Det er i Frankrike , Sveits og Belgia den vanligste klippen som utgjør like mye fjell ( Alpene , Jura , Pyreneene ) som slettene ( Champagne ), bassengene ( Paris-bassenget ) eller platåene (Jura, Larzac, Poitou-Charentes). Kalkstein er gjenkjennelig med sin hvite fargetone og generelt tilstedeværelsen av fossiler .

Opplæring

Den dannes ved akkumulering, hovedsakelig på havbunnen, men noen ganger i et innsjømiljø, fra skjell og skjeletter av mikroalger og marine dyr. Det er også dannet av nedbør i et kontinentalt miljø.

Nedbør av kalsiumkarbonat

Det kalsiumkarbonat som er dannet i akvatiske miljøer (for det meste i sjøvann). Det skyldes nedbør av oppløste ioner. Denne nedbøren følger reaksjonen:

VSpå2++2(HVSO3-)↔VSpåVSO3+VSO2+H2O{\ displaystyle \ mathrm {Ca ^ {2 +} + 2 \, (HCO_ {3} ^ {-}) \ leftrightarrow CaCO_ {3} + CO_ {2} + H_ {2} O}}

Denne nedbøren tilrettelegges av organismer med skall eller skall ( bløtdyr , kråkeboller , koraller , planktonalger osv.), Ved åndedrett fra levende vesener eller ved plutselig avgassing av vann.

Dannelse av kalkstein

Kalkstein kan dannes i et kontinentalt miljø ( tufa , stalaktitter, stalagmitter), innsjøer eller (oftest) i et havmiljø.

Det er flere former for dannelse av kalkstein, eller karbonatbergarter:

• ved nedbør (kjemisk kalkstein):
  • den langsomme sedimenteringen og / eller akkumuleringen av mikroskopiske elementer oppnådd ved utfelling (se forrige avsnitt), og deres konsolidering ved diagenese , resulterer i dannelsen av kalkstein. Disse kalksteinene er ofte fossilholdige;
  • plutselig avgassing av underjordisk vann som kommer ut i det fri (hule, kilde) eller utsettes for CO 2 -uttak av planter, kan forårsake lokal nedbørproduksjon, avhengig av omstendighetene, travertiner eller stalaktitter og stalagmitter. Disse kalksteinene som er dannet i et kontinentalt miljø, er sjelden fossilholdige;
• ved handling av levende vesener (biogen kalkstein). De kan skyldes en sterk opphopning av skjell eller kalkholdige skjell (intakt eller i rusk), som kritt , tufa , eller være biokonstruert (revkalkstein). De er fremdeles fossilholdige;
• ved erosjon (detrital kalkstein), for eksempel kalkstein breccias eller ophicalcite.

Fysiske egenskaper

For bruk i bygninger og offentlige arbeider er de mekaniske egenskapene til kalkstein viktig, spesielt da de er svært varierende. Kalkstein kan tilpasses forskjellig i henhold til bruken de er beregnet på (det er ikke noe vanlig mål mellom en marmor og et kritt ). De blir utsatt for forskjellige tester: motstanden mot friksjonsslitasje målt ved Micro-Deval-testen i nærvær av vann og støtmotstandstesten (evne til å bryte) ved Los Angeles-testen. Kalkstein er ofte hvit i fargen.

Kjemiske egenskaper

Kalkstein kan identifiseres fordi den kan angripes av syrer som saltsyre i oppløsning, etansyre eller eddiksyre som finnes i eddik eller av vinsyre (den danner deretter kalsiumtartrat og CO 2). Siden hydrogenkarbonat er en base , reagerer det med saltsyre i oppløsning i henhold til ligningen:

H3O++HVSO3-↔VSO2+2H2O{\ displaystyle \ mathrm {H_ {3} O ^ {+} + HCO_ {3} ^ {-} \ leftrightarrow CO_ {2} +2 \, H_ {2} O}}

Mineralogisk sammensetning

Per definisjon inneholder karbonatbergarter mer enn 50 vekt% karbonater. Rene kalkstein består av minst 90% kalsitt . De viktigste andre bestanddelene er karbonatmineraler  (in) av aragonittypen "med, i urene varianter, dolomitt og ankeritt (jernholdig dolomitt) ... I typene som går til detrital bergarter , finner vi ikke-karbonat allogene elementer : kvarts , feltspat, micas, leire; vi kan også finne autentiske mineraler  : feltspat, glauconia, fosfater, jernmalm ” .

Den kalsitt er den polymorfe form av sekundære geologisk opprinnelse av kalsiumkarbonat. Den polymorfe form av primært biogene opprinnelse er aragonitt (eksempel aragonitt: skjelettet av hermatypic koraller ).

Grad av renhet og farger

Ved første orden gir kalsittmikrokrystaller dem en hvit farge. Ulike urenheter kan likevel gi den svært forskjellige farger (nyanser av gult, grått, brunt eller til og med svart): leire som kan fange jernhydroksider og jernoksider i henhold til adsorpsjonsprosessen , noe som gir toner som spenner fra lys okker , gul til rød, avhengig av deres nivå av oksidasjon og hydrering; den manganoksid og trekull farget svart kalkstein. Andre urenheter har antagonistiske effekter: noen fremmer oppløsningen av kalsitt (metallelementer, klorider), andre øker motstanden mot oppløsningen (tilstedeværelse av kvartskorn).

“Kalkstein betraktes som uren når den inneholder 10 til 50% av disse urenhetene. Hvis dette overstiger 50%, snakker vi ikke lenger om kalkstein (eller så om sandstein, korn, leirekalk etc.). "

Kalkstein og vann

Kalkstein reagerer med fortynnet saltsyre og danner kalsiumklorid , et salt som er veldig løselig i vann. Denne brusende reaksjonen er nyttig for geologen som i felt kan kjenne igjen en kalkstein eller for pedologen for å fastslå at en jord inneholder fri eller aktiv kalkstein. Denne brusen karakteriserer følgende syre- basereaksjon (fremgår av frigjøring av karbondioksidbobler som skyer kalkvannet ):

CaCO 3 + 2 HCI → CaCl 2 + H 2 O + CO 2

Denne reaksjonen brukes ofte i leksjoner og praktisk arbeid i biologi , geologi eller kjemi for å demonstrere oppløsningen av kalsiumkarbonat (opplevelse av det rå egget som spretter seg, brus av kalkstein, skjell, koraller og blåskjell, erfaring med skolebarnens krittpinne som skum), tilstedeværelsen av kalkstein i jorden.

Konsentrasjonen av kalkstein i drikkevann eller hardhet uttrykkes i "fransk grad". En grad tilsvarer 4  mg / liter av Ca . Det er ingen reguleringsmaksimumsinnhold.

Tilstedeværelsen av kalk i vann er ikke helseskadelig når du drikker det, ved at det gir kalsiumtilskudd og ellers ikke skader. Imidlertid har den en skadelig effekt på huden, som den tørker opp, og utgjør en kilde til komplikasjoner (irritasjon, til og med eksem, psoriasis, etc.). Hvis vannet er for hardt, anbefales det å installere et skyllemiddel.

På den annen side kan for høy hardhet være en kilde til ulempe ved bruk ( skalering , vanskeligheter med å skumme såpe , grovt tøy). Vannet som er distribuert i de fleste kalksteinsregioner i Frankrike er i dette tilfellet ( Paris Basin , Causses du Quercy , Préalpes , Pyrenees Piemonte ).

Typologi

Geologer har laget klassifiseringer basert hovedsakelig på strukturen til karbonatbergarter, som ofte krever bruk av et mikroskop, eller i det minste et sterkt forstørrelsesglass. De bruker også en praktisk nomenklatur basert på de mest fremtredende egenskapene:

• Avhengig av proporsjoner kalsitt og dolomitt, er terminologien som følger: ren kalkstein (100% til 95% kalsitt, dolomitt maksimalt 5%), magnesisk kalkstein (med 5 til 10% dolomitt), dolomittisk kalkstein (med 10 til 50% dolomitt).
• Avhengig av andelene kalkstein og leire: kalkstein (5 til 35% leire), korn (35 til 65% leire).
• Avhengig av avleiringsmiljø: marin kalkstein ( pelagisk til neritisk ) og kontinentalkalkstein (lakustrin kalkstein, fluviatiler , kalksteinsskorpe av visse jordarter . Avhengig av kornet: fin eller veldig finkornet kalkstein (mikritt, mikrokrystallinsk kalkstein med 20 µm krystaller, litografisk eller sublitografisk kalkstein) eller grovkornete kalkstein (krystallinsk kalkstein, med krystaller> 64 eller 100 µm, vanligvis på grunn av omkrystalliseringer; mikrogrenus kalkstein med krystaller på 100 til 250 µm; sakkaroid kalkstein, grove kalkstein).
• I henhold til strukturene og teksturene: massiv eller sengeliggende kalkstein, oolitisk kalkstein, pisolitic, grus, nodulær, med knuter eller fosfatulykker, kiselholdig.
• Ifølge betydningen av fossil eller deres rusk kalkstein bygget eller kalkstein reef hvor organisasjoner er i en posisjon av livet ( bioherme , biostrome ), kalkstein coquinoid og Shelly, kalkstein og bioclastic biodetrital biosparite, biomicrite ), kalkstein ammonites ...
• Avhengig av tilstedeværelsen av terrigent materiale  : sand, siltig, leireholdig kalkstein, med gradvis passering til detitale kalksteiner ( kalsiruditter , kalkarenitter ).

Kalksteintransformasjon

Metamorfisme

• Metamorfosert kalkstein gir marmor .

Blandet kalkstein

• Kalkstein blandet med leire gir marmel .
• Tilstedeværelsen av nyrer, flint banker og Chaille vitner til utfelling av silika oppløst i sjøvann, noe som resulterer fra den diagenese av nedgravde skjeletter under dannelsen av kalkstein.
• Kalkstein blandet med serpentin er en ophicalcite .

Rask kalk

Når kalkstein blir oppvarmet til rundt 900  ° C i kalsineringsovner ( kalkovner ), ser det ut som pulverformige steiner på overflaten - kjemisk sett kalsiumoksid  - kalt kalk . Denne kalk reagerer kraftig med vann for å produsere kalk eller kalsiumhydroksid. Kalk suspensjoner i vann ( kalk vann ) spredt på veggene (kalking) absorberer CO 2 luft og dekk dem med et lag kalsiumkarbonat.

Erosjon

• Marin erosjon av kalksteinsopprør i Øvre Normandie gir hule relieffer (dører) og nåler.
• Oppløsningen av faste og massive kalkstein danner overflater med bestemte former: lapiaz .

• Klippene i Étretat ( Seine-Maritime , Frankrike ) er laget av kritt , en bestemt type kalkstein.

• Lapiaz de l'Alto de Brenas, Cantabria , Spania .

Karst-modeller

Avhengig av typen kalkstein er den mer eller mindre motstandsdyktig og mer eller mindre løselig i surt vann. Disse kalkstein oppløsnings fenomener, via sirkulering av fluider i de forskjellige sprekker og pauser, kalles Karst fenomener ( grotter , sinkholes , tap, nede i borehullet ,  etc. ). Den oppløste kalksteinen kan utfelle på nytt i form av stalaktitter og stalagmitter i hulene.

• Relieffer av Torcal de Antequera, Malaga , Spania .

• Former for korrosjon i Cueva de Palestina, Nueva Cajamarca, Rioja , San Martin , Peru .

• Stalaktitter i Gardners tarmhule, Waikato , New Zealand .

Bruker

Det brukes kalkstein:

I konstruksjonen

• som materiale i skulptur (direkte utskjæringsteknikk );
• som en bygning stein brukt i konstruksjonen, for eksempel Caen stein ble brukt til å bygge mange religiøse bygninger i middelalderen eller ganske enkelt å bygge hus . Denne bruken er nå marginal i konstruksjonen. Den steinen er en profesjonell restaurering av historiske monumenter;
• som veimateriale : makadam , kalkstein av grus, ballast , til meget hyppig bruk;
• som et råmateriale som brukes til fremstilling av sement;
• som sand og tilslag ved fremstilling av betong, sjeldnere i bituminøse blandinger, for de hardeste kalksteinene;
• som “  blanc de Meudon  ”, “  blanc d'Espagne  ”, Toulouse eller til og med Champagne ( Troyes ).

I industrien

• å produsere natriumkarbonat og kalsiumklorid i henhold til Solvay-prosessen  ;
• som et pulverulent mineralfyllstoff i forskjellige industriprodukter (plast, maling, lim, tilbakevendende produkter, etc.);
• som en strøm av smelting av glass (til sand ) og smelting av jernholdige metaller (til kalkstein );
• som en landbruks kalsium endring for å bekjempe jord forsuring;
• som tilførsel av kalsium, i fôret til husdyr;
• som et ferdig lag med papir (ett tonn papir inneholder 250-300  kg kalkstein);
• som behandling av vann, slam og husholdningsavfall.

Én m³ drikkevann krever 50 til 200 gram kalk for å utfelle tungmetaller og slam.

I innredning

• å lage basrelieffer ved hjelp av teknikken for innlegging på støping, som ved Petrifying Fountains of Saint-Nectaire
• å krystallisere gjenstander (dekke disse gjenstandene med kalkstein) ved hjelp av termo-mineral kilder
• å reprodusere ethvert objekt, ved hjelp av en støping , ved hjelp av forsteningsvekter , et verktøy som brukes av Jean Serre i Saint-Nectaire eller av De Vigni i Bagni San Filippo, Italia .

Produksjonene i Frankrike er

• kalksteinaggregater fra steinbrudd: 101.700.000 tonn i 2004;
• industrielle kalkstein: 3170 800 tonn i 2005;
• kalsiumendringer: 1.400.000 tonn i 2003;
• hvitt fra Meudon og hvitt fra Spania (kalkstein redusert til et fint pulver, vanligvis 40 mikrometer).

Kalsinert kalkstein produserer kalk som har mange bruksområder.

Republikansk kalender

• I republikanske kalenderen , den Kalkstein var navnet som er tildelt 18 th  dag nivôse 7. januar.

Merknader og referanser

1. Berg- og jordmekanikk
2. André Vatan, Manual of sedimentologi , Technip utgaver,1967( les online ) , s.  233-234.
3. Jean-Noël Salomon, Precis de karstologie , Presses Universitaires de Bordeaux,2006( les online ) , s.  21-22.
4. Jean-Noël Salomon, op. cit. , s.21
5. G. Lannoy, min store opplevelsesbok , Chantecler,1977, s.  84.
6. "  Hvordan kan et rå egg sprette?"  » , På wikidebrouillard.org ,12. juli 2014.
7. Eksperimentet består i å plassere skall, korall, blåskjell eller kritt i et glass fylt med eddik. Alle disse gjenstandene avgir CO 2som "overskyet kalkvann  ".
8. Alain Foucault, Jean-François Raoult, ordbok for geologi , Masson,1997, s.  49.
9. "  Inlays on molding - Petrifying Fountains of Saint Nectaire  " , på fontaines-petrifiantes.fr (åpnet 28. oktober 2020 )
10. "  Discovering the petrifying fontains of Saint-Nectaire  " , på LCI (åpnet 28. oktober 2020 )
11. "  Toscana, termisk paradis  " , på voyages.michelin.fr ,22. september 2017(åpnet 28. oktober 2020 )
12. Unicem:
13. ANPEA - National Professional Association of gjødsel og endringer
14. Ph. Fr. Na. Fabre d'Églantine , rapport laget til den nasjonale konvensjonen i sesjonen 3. av den andre måneden i det franske republikkens andre år , s.  22 .

• [1] , AGAR (Geological Association of Alès and its Region)

Relaterte artikler

Avkalkingsmiddel Choin Asteroid kalkstein Skjell kalkstein Korall kalkstein Greenbrier kalkstein Kalkstein i Saint Louis Kalkstein i Sainte Geneviève Solnhofen kalkstein

Quiou kalkstein Lutetisk kalkstein eller grov kalkstein Kalkbrudd Klassifiseringer av folk Dunham klassifiseringer Kalksteinplen Blå stein (kalkstein) Pierre d'Euville Pierre de Jaumont Jerusalem stein (kalkstein) Tannstein i vann

Eksterne linker

• Tverrfaglig fil på kalkstein