Calcare

I calcari sono rocce sedimentarie , come arenarie o gesso , facilmente solubili in acqua (vedi carsismo ), composte principalmente da carbonato di calcio, CaCO 3 , ma anche carbonato di magnesio MgCO 3 . Queste rocce carbonatiche sono di grande importanza dal punto di vista geologico ed economico.

Divisione

È in Francia , Svizzera e Belgio la roccia più comune che compone tanto montagne ( Alpi , Giura , Pirenei ) quanto pianure ( Champagne ), bacini ( Bacino di Parigi ) o altipiani (Giura, Larzac, Poitou-Charentes). Il calcare è riconoscibile per la sua tinta bianca e generalmente per la presenza di fossili .

Formazione

Si forma per accumulo, principalmente in fondo al mare, ma talvolta in ambiente lacustre, da conchiglie e scheletri di microalghe e animali marini. È anche formato da precipitazioni in un ambiente continentale.

Precipitazione di carbonato di calcio

Il carbonato di calcio si forma negli ambienti acquatici (principalmente nell'acqua di mare). Risulta dalla precipitazione di ioni disciolti. Questa precipitazione segue la reazione:

VSa2++2(HVSO3-)↔VSaVSO3+VSO2+H2O{\ displaystyle \ mathrm {Ca ^ {2 +} + 2 \, (HCO_ {3} ^ {-}) \ leftrightarrow CaCO_ {3} + CO_ {2} + H_ {2} O}}

Questa precipitazione è facilitata da gusci o organismi guscio ( molluschi , ricci di mare , coralli , alghe planctoniche, ecc.), Dalla respirazione degli esseri viventi, o dal degassamento improvviso dell'acqua.

Formazione di rocce calcaree

I calcari possono formarsi in un ambiente continentale ( tufo , stalattiti, stalagmiti), laghi o (più spesso) in un ambiente oceanico.

Esistono diverse modalità di formazione di rocce calcaree o rocce carbonatiche:

• per precipitazione (calcare chimico):
  • la lenta sedimentazione e / o accumulo di elementi microscopici ottenuti per precipitazione (vedi paragrafo precedente), e il loro consolidamento per diagenesi , determina la formazione di calcare. Questi calcari sono spesso fossiliferi;
  • l'improvviso degassamento delle acque sotterranee arrivate all'aperto (grotta, sorgente) o sottoposte all'estrazione di CO 2 da parte delle piante, può causare precipitazioni localizzate producendo, a seconda delle circostanze, travertini o stalattiti e stalagmiti. Questi calcari formati in un ambiente continentale sono raramente fossiliferi;
• dall'azione degli esseri viventi (calcare biogenico). Possono derivare da un forte accumulo di conchiglie o conchiglie calcaree (intatte o in detriti), come gesso , tufo , o essere biocostruite (calcare di scogliera). Sono ancora fossiliferi;
• per erosione (calcare detritico), ad esempio brecce calcaree o opicite.

Caratteristiche fisiche

Per utilizzi in edilizia e lavori pubblici, le caratteristiche meccaniche dei calcari sono importanti, soprattutto perché molto variabili. I calcari possono essere adattati in modo diverso a seconda degli usi a cui sono destinati (non esiste una misura comune tra un marmo e un gesso ). Sono sottoposte a vari test: la resistenza all'usura per attrito misurata dal test Micro-Deval in presenza di acqua e la prova di resistenza all'urto (attitudine alla rottura) dal test di Los Angeles. Il calcare è spesso di colore bianco.

Caratteristiche chimiche

Il calcare è identificabile perché può essere attaccato da acidi come l'acido cloridrico in soluzione, l'acido etanoico o acetico contenuto nell'aceto o dall'acido tartarico (forma poi tartrato di calcio e CO 2). Poiché l' idrogenocarbonato è una base , reagisce con l'acido cloridrico in soluzione secondo l'equazione:

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

Composizione mineralogica

Per definizione, le rocce carbonatiche contengono più del 50% di carbonati in peso. I calcari puri sono composti per almeno il 90% da calcite . Gli altri principali costituenti sono i minerali carbonatici  (in) di tipo aragonite "con, nelle varietà impure, dolomite e ankerite (dolomite ferrosa) ... Nelle tipologie passanti a rocce detritiche troviamo elementi allogenici non carbonatici: quarzo , feldspati, miche, argille; possiamo trovare anche minerali autentici  : feldspati, glauconia, fosfati, minerali di ferro ” .

La calcite è il polimorfo di origine geologica secondaria del carbonato di calcio. Il polimorfo di origine prevalentemente biogenica è l' aragonite (esempio di aragonite: lo scheletro dei coralli ermatipici ).

Grado di purezza e colori

Al primo ordine, i microcristalli di calcite danno loro un colore bianco. Diverse impurità possono tuttavia conferirgli colorazioni molto diverse (sfumature di giallo, grigio, marrone o anche nero): argille che possono intrappolare idrossidi di ferro e ossidi di ferro secondo il processo di adsorbimento , conferendo colorazioni che vanno dall'ocra chiaro, al giallo al rosso, a seconda del il loro livello di ossidazione e idratazione; l' ossido di manganese e il calcare nero carbone . Altre impurità hanno effetti antagonistici: alcune favoriscono la dissoluzione della calcite (elementi metallici, cloruri), altre aumentano la resistenza alla sua dissoluzione (presenza di granuli di quarzo).

“Il calcare è considerato impuro quando contiene dal 10 al 50% di queste impurità. Se questo supera il 50%, non si parla più di calcari (quindi di arenarie, marnosi, calcarei argillosi ecc.). "

Calcare e acqua

Il calcare reagisce con l' acido cloridrico diluito per formare cloruro di calcio , un sale molto solubile in acqua. Questa reazione effervescente è utile al geologo che può, sul campo, riconoscere una roccia calcarea o al pedologo per determinare che una terra contiene calcare libero o attivo. Questa effervescenza caratterizza la seguente reazione acido-base (evidenziata dal rilascio di bolle di anidride carbonica che annebbiano l' acqua di calce ):

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

Questa reazione è frequentemente utilizzata nelle lezioni e nei lavori pratici di biologia , geologia o chimica per dimostrare la dissoluzione del carbonato di calcio (esperienza dell'uovo crudo che rimbalza, effervescenza di calcare, conchiglie, scaglie di corallo e cozze, esperienza con un bastoncino di gesso di scolari che schiume), la presenza di calcare nel terreno.

La concentrazione di calcare nell'acqua potabile o la durezza è espressa in "grado francese". Uno corrisponde gradi a 4  mg / l di Ca . Non esiste un contenuto massimo regolamentare.

La presenza di calce nell'acqua non è dannosa per la salute quando la beve, in quanto fornisce un'integrazione di calcio e non provoca altrimenti danni. Tuttavia, ha un effetto dannoso sulla pelle, che secca, e costituisce una fonte di complicazioni (irritazione, anche eczema, psoriasi, ecc.). Se l'acqua è troppo dura, si consiglia di installare un addolcitore d'acqua.

D'altra parte, una durezza troppo elevata può essere fonte di disagio nell'uso ( incrostazioni , difficoltà a schiumare il sapone , biancheria ruvida). Le acque distribuite nella maggior parte delle regioni calcaree della Francia sono in questo caso ( Bacino di Parigi , Causses du Quercy , Préalpes , Piemonte dei Pirenei ).

Tipologia

I geologi hanno creato classificazioni basate principalmente sulla struttura delle rocce carbonatiche, che spesso richiede l'uso di un microscopio, o almeno di una forte lente d'ingrandimento. Usano anche una nomenclatura pratica basata sulle caratteristiche più importanti:

• A seconda delle proporzioni di calcite e dolomite, la terminologia è la seguente: calcare puro (da 100% a 95% di calcite, dolomite 5% massimo), calcare magnesiaco (con 5-10% di dolomite), calcare dolomitico (da 10 a 50% dolomite).
• A seconda delle proporzioni di calcare e argilla: calcare marnoso (dal 5 al 35% di argilla), marna (dal 35 al 65% di argilla).
• A seconda dell'ambiente di deposito: calcare marino (da pelagico a neritico ) e calcareo continentale (calcare lacustre, rocce fluviali , croste calcaree di determinati terreni . A seconda della grana: calcare a grana fine o molto fine (micrite, calcare microcristallino con cristalli da 20 µm, calcari litografici o sublitografici) o calcarei a grana più grossa (calcari cristallini, con cristalli> 64 o 100 µm, generalmente dovuti a ricristallizzazioni; calcari microgrenus con cristalli da 100 a 250 µm; calcari saccaroidi, calcari grossolani).
• Secondo le strutture e le consistenze: calcareo massiccio o da letto, calcareo oolitico, pisolitico, ghiaioso, nodulari, con accidenti nodulari o fosfatici, silicei.
• Secondo l'importanza dei fossili o dei loro detriti calcarei costruiti o scogliere calcaree dove le organizzazioni sono in una posizione di vita ( bioherme , biostroma ), calcare coquinoide e conchiglia, calcare e biosparite biodetritale bioclastica , biomicrite ), ammoniti calcaree ...
• A seconda della presenza di materiale terrigeno  : calcareo sabbioso, limoso, argilloso, con passaggio graduale a rocce calcaree detritiche ( calciruditi , calcareniti ).

Trasformazione del calcare

Metamorfismo

• Il calcare metamorfizzato dà il marmo .

Calcare misto

• Il calcare mescolato con l' argilla dà marna .
• La presenza di reni, letti di selce e chaille testimonia la precipitazione della silice disciolta nell'acqua di mare, che risulta dalla diagenesi di scheletri sepolti durante la formazione del calcare.
• Il calcare misto a serpentino è un opicite .

Calce viva

Quando il calcare viene riscaldato a circa 900  ° C in forni di calcinazione ( forni da calce ), assume l'aspetto di pietre polverose sulla superficie - chimicamente parlando di ossido di calcio  - chiamate calce viva . Questa calce viva reagisce vigorosamente con l'acqua per produrre calce spenta o idrossido di calcio. Le sospensioni di calce in acqua (acqua di calce ) sparse sulle pareti (calcinaio) riassorbono CO 2 aria e coprirli con uno strato di carbonato di calcio.

Erosione

• L'erosione marina degli affioramenti calcarei in Alta Normandia produce rilievi cavi (porte) e aghi.
• La dissoluzione di calcari solidi e massicci forma superfici dalle forme particolari: il lapiaz .

• Le scogliere di Étretat ( Seine-Maritime , Francia ) sono fatte di gesso , un particolare tipo di pietra calcarea.

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

Modelli carsici

A seconda del tipo di calcare è più o meno resistente e più o meno solubile in acque acide. Questi fenomeni di dissoluzione del calcare, attraverso la circolazione di fluidi nelle varie fratture e rotture, sono chiamati fenomeni carsici ( grotte , doline , perdite, downhole ,  ecc .). Il calcare disciolto può precipitare nuovamente sotto forma di stalattiti e stalagmiti nelle grotte.

• Rilievi del Torcal de Antequera, Malaga , Spagna .

• Forme di corrosione nella Cueva de Palestina, Nueva Cajamarca, Rioja , San Martin , Perù .

• Stalattiti in Gardner's Gut Cave, Waikato , Nuova Zelanda .

Utilizza

Le rocce calcaree vengono utilizzate:

Nella costruzione

• come materiale nella scultura (tecnica dell'intaglio diretto);
• come roccia da costruzione utilizzata nella costruzione: ad esempio, la pietra di Caen è stata utilizzata per costruire molti edifici religiosi nel Medioevo o semplicemente per costruire case . Questo uso è ora marginale nella costruzione. La pietra è un restauro professionale di monumenti storici;
• come materiale stradale: macadam , ghiaia calcarea, massicciata , di uso molto frequente;
• come materia prima utilizzata nella produzione di cemento;
• come sabbia e inerti nella fabbricazione del calcestruzzo, più raramente in miscele bituminose, per i calcari più duri;
• come "  blanc de Meudon  ", "  blanc d'Espagne  ", Toulouse o persino Champagne ( Troyes ).

Nell'industria

• produrre carbonato di sodio e cloruro di calcio secondo il processo Solvay  ;
• come carica minerale in polvere in vari prodotti industriali (plastica, vernici, colle, prodotti ricorrenti, ecc.);
• come flusso nella fusione del vetro (in sabbia ) e nella fusione dei metalli ferrosi (in calcare );
• come emendamento di calcio agricolo per combattere l'acidificazione del suolo;
• come fonte di calcio nell'alimentazione degli animali da allevamento;
• come strato di carta di finitura (una tonnellata di carta contiene 250-300  kg di calcare);
• come trattamento di acqua, fanghi e rifiuti domestici.

Un m³ di acqua potabile richiede da 50 a 200 grammi di calce per far precipitare metalli pesanti e fanghi.

Nella decorazione d'interni

• realizzare bassorilievi utilizzando la tecnica dell'intarsio su modanatura, come alle Fontane Pietrificanti di Saint-Nectaire
• per cristallizzare oggetti (ricoprire questi oggetti con calcare) utilizzando fonti termominerali
• riprodurre qualsiasi oggetto, utilizzando una modanatura , utilizzando scale di pietrificazione , uno strumento utilizzato da Jean Serre a Saint-Nectaire o da De Vigni a Bagni San Filippo, Italia .

Le produzioni in Francia lo sono

• aggregati calcarei da cave: 101.700.000 t nel 2004;
• calcare industriale: 3.170.800 tonnellate nel 2005;
• emendamenti di calcio: 1.400.000 tonnellate nel 2003;
• bianco da Meudon e bianco dalla Spagna (calcare ridotto a una polvere fine di solito 40 micrometri).

Il calcare calcinato produce calce che ha molti usi.

Calendario repubblicano

• Nel calendario repubblicano , il calcare era il nome assegnato al 18 °  giorno di nevoso , 7 gennaio.

Note e riferimenti

1. Meccanica delle rocce e del suolo
2. André Vatan, Manuale di sedimentologia , edizioni TECHNIP,1967( leggi in linea ) , p.  233-234.
3. Jean-Noël Salomon, Precis de karstologie , Presses Universitaires de Bordeaux,2006( leggi in linea ) , p.  21-22.
4. Jean-Noël Salomon, op. cit. , p.21
5. G. Lannoy, mio grande libro di esperienze , Chantecler,1977, p.  84.
6. "  Come può rimbalzare un uovo crudo?"  » , Su wikidebrouillard.org ,12 luglio 2014.
7. L'esperimento consiste nel mettere la conchiglia, il corallo, le scaglie di cozze o il gesso in un bicchiere pieno di aceto. Tutti questi oggetti emettono CO 2quale " acqua torbida di calce  ".
8. Alain Foucault, Jean-François Raoult, Dizionario di geologia , Masson,1997, p.  49.
9. "  Inlays on moulding - Petrifying Fountains of Saint Nectaire  " , su fontaines-petrifiantes.fr (accesso 28 ottobre 2020 )
10. "  Alla scoperta delle fontane pietrificanti di Saint-Nectaire  " , su LCI (accesso 28 ottobre 2020 )
11. "  Toscana, paradiso termale  " , su voyages.michelin.fr ,22 settembre 2017(accesso 28 ottobre 2020 )
12. Unicem:
13. ANPEA - Associazione Professionale Nazionale Fertilizzanti e Modifiche
14. Ph. Fr. Na. Fabre d'Églantine , Relazione resa alla Convenzione nazionale nella seduta del 3 ° del secondo mese del secondo anno della Repubblica francese , p.  22 .

• [1] , AGAR (Associazione geologica di Alès e la sua regione)

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link esterno

• Scheda multidisciplinare su calcare