Kalksten

De limestones er sedimentære bjergarter , såsom sandsten eller gips , let opløselige i vand (se Karst ), hovedsagelig bestående af calciumcarbonat, CaCO 3 , men også magnesiumcarbonat MgCO 3 . Disse karbonatklipper er af stor betydning fra et geologisk og økonomisk synspunkt.

Division

Det er i Frankrig , Schweiz og Belgien den mest almindelige klippe, der udgør så meget bjerge ( Alperne , Jura , Pyrenæerne ) som sletter ( Champagne ), bassiner ( Paris Basin ) eller plateauer (Jura, Larzac, Poitou-Charentes). Kalksten kan genkendes ved sin hvide nuance og generelt tilstedeværelsen af fossiler .

Uddannelse

Det dannes ved ophobning, hovedsageligt i bunden af ​​havet, men nogle gange i et sømiljø fra skaller og skeletter fra mikroalger og havdyr. Det er også dannet af nedbør i et kontinentalt miljø.

Nedbør af calciumcarbonat

Den calciumcarbonat dannes i vandmiljøer (hovedsagelig i havvand). Det skyldes udfældning af opløste ioner. Denne nedbør følger reaktionen:

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

Denne udfældning lettes af skaldyr eller skalorganismer ( bløddyr , søpindsvin , koraller , planktonalger osv.), Ved åndedræt fra levende væsener eller ved pludselig afgasning af vand.

Dannelse af kalksten

Kalksten kan dannes i et kontinentalt miljø ( tufa , stalaktitter, stalagmitter), søer eller (oftest) i et oceanisk miljø.

Der er flere former for dannelse af kalksten eller carbonatsten:

• ved nedbør (kemisk kalksten):
  • den langsomme sedimentering og / eller akkumulering af mikroskopiske grundstoffer opnået ved udfældning (se foregående afsnit), og deres konsolidering ved diagenese , resulterer i dannelse af kalksten. Disse kalksten er ofte fossile;
  • den pludselige afgasning af underjordisk vand, der kommer ud i det fri (hule, kilde) eller udsættes for CO 2 -indvinding af planter, kan forårsage lokal nedbør, der producerer, afhængigt af omstændighederne, travertiner eller stalaktitter og stalagmitter. Disse kalksten dannet i et kontinentalt miljø er sjældent fossile;
• ved hjælp af levende væsener (biogen kalksten). De kan skyldes en stærk ophobning af skaller eller kalkholdige skaller (intakte eller i snavs), såsom kridt , tufa eller være biokonstrueret (revkalksten). De er stadig fossile;
• ved erosion (detrital kalksten), for eksempel kalksten breccias eller ophicalcite.

Fysiske egenskaber

Til brug i byggeri og offentlige arbejder er kalkstenens mekaniske egenskaber vigtige, især da de er meget variable. Kalksten kan tilpasses forskelligt i henhold til de anvendelser, de er beregnet til (der er ingen fælles mål mellem en marmor og en kridt ). De udsættes for forskellige tests: modstanden mod friktionsslitage målt ved Micro-Deval-testen i nærvær af vand og slagmodstandstesten (evne til at bryde) ved Los Angeles-testen. Kalksten er ofte hvid i farven.

Kemiske egenskaber

Kalksten kan identificeres, fordi den kan angribes af syrer som saltsyre i opløsning, ethansyre eller eddikesyre indeholdt i eddike eller af vinsyre (den danner derefter calciumtartrat og CO 2). Da hydrogencarbonat er en base , reagerer det med saltsyre i opløsning ifølge ligningen:

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

Mineralogisk sammensætning

Per definition indeholder carbonatsten mere end 50 vægtprocent carbonater. Rene kalksten er sammensat af mindst 90% calcit . De væsentligste andre bestanddele er carbonatmineraler  (in) af aragonit- typen "med i de urene sorter dolomit og ankerit (ferro-dolomit) ... I de typer, der passerer til detrital sten , finder vi ikke-carbonat allogene elementer : kvarts feldspars, micas, ler; vi kan også finde autentiske mineraler  : feltspat , glauconia, fosfater, jernmalm ” .

Den calcit er polymorfen af sekundær geologisk oprindelse calciumcarbonat. Den polymorf af primært biogene oprindelse er aragonit (eksempel på aragonite: skelettet af hermatypic koraller ).

Grad af renhed og farver

Ved første orden giver calcitmikrokrystaller dem en hvid farve. Forskellige urenheder kan ikke desto mindre give det meget forskellige farver (nuancer af gul, grå, brun eller endda sort): ler, der kan fælde jernhydroxider og jernoxider i henhold til adsorptionsprocessen , hvilket giver nuancer fra lys okker , gul til rød, afhængigt af deres niveau af oxidation og hydrering den manganoxid og trækul farvet kalksten sort. Andre urenheder har antagonistiske virkninger: nogle fremmer opløsning af calcit (metalelementer, chlorider), andre øger modstandsdygtigheden over for dets opløsning (tilstedeværelse af kvartskorn).

”Kalksten betragtes som uren, når den indeholder 10 til 50% af disse urenheder. Hvis dette overstiger 50%, taler vi ikke længere om kalksten (eller deromkring sandsten, marly, ler kalksten osv.). "

Kalksten og vand

Kalksten reagerer med fortyndet saltsyre til dannelse af calciumchlorid , et salt, der er meget opløseligt i vand. Denne brusende reaktion er nyttig for geologen, der i marken kan genkende en kalksten eller pædagogen for at bestemme, at en jord indeholder fri eller aktiv kalksten. Denne brusende egenskab karakteriserer følgende syre-base- reaktion (det fremgår af frigivelsen af ​​kuldioxidbobler, der skyer kalkvandet ):

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

Denne reaktion bruges ofte i lektioner og praktisk arbejde inden for biologi , geologi eller kemi for at demonstrere opløsningen af calciumcarbonat (oplevelse af det rå æg, der vender tilbage, brusen af ​​kalksten, skaller, koraller og muslingeskalaer, oplevelse med skolebørns kridtpind, som skum), tilstedeværelsen af ​​kalksten i jorden.

Koncentrationen af ​​kalksten i drikkevand eller hårdhed udtrykkes i "fransk grad". En grad svarer til 4  mg / l af Ca . Der er intet lovmæssigt maksimalt indhold.

Tilstedeværelsen af ​​kalk i vand er ikke sundhedsskadeligt, når man drikker det, idet det tilfører calcium og ellers ikke skader. Det har dog en skadelig virkning på huden, som den tørrer op og udgør en kilde til komplikationer (irritation, endda eksem, psoriasis osv.). Hvis vandet er for hårdt, anbefales det at installere en blødgøringsmiddel.

På den anden side kan en for høj hårdhed være en kilde til besvær ved brug ( skalering , vanskeligheder med at skumme sæbe , groft tøj). Vandene fordelt i de fleste kalkstenregioner i Frankrig er i dette tilfælde ( Paris Basin , Causses du Quercy , Préalpes , Pyrenæske Piemonte ).

Typologi

Geologer har oprettet klassifikationer, der hovedsagelig er baseret på strukturen af ​​carbonatsten, som ofte kræver brug af et mikroskop eller i det mindste et stærkt forstørrelsesglas. De bruger også en praktisk nomenklatur baseret på de mest fremtrædende egenskaber:

• Afhængigt af proportionerne af calcit og dolomit er terminologien som følger: ren kalksten (100% til 95% calcit, dolomit maksimalt 5%), magnesisk kalksten (med 5 til 10% dolomit), dolomitisk kalksten (med 10 til 50% dolomit).
• Afhængigt af andelen af ​​kalksten og ler: kalksten (5 til 35% ler), marmelade (35 til 65% ler).
• Afhængig af aflejringsmiljøet: marin kalksten ( pelagisk til neritisk ) og kontinentalkalksten (lakustrin kalksten, fluviatiler , kalkstensskorpe af visse jordarter . Afhængig af kornet: fin eller meget finkornet kalksten (mikrit, mikrokrystallinsk kalksten med 20 µm krystaller, litografisk eller sublithografisk kalksten) eller grovkornede kalksten (krystallinsk kalksten med krystaller> 64 eller 100 µm, generelt på grund af omkrystallisationer; mikrogrenus kalksten med krystaller på 100 til 250 µm; saccharoid kalksten, grove kalksten).
• Afhængig af strukturer og strukturer: massiv eller kalksten i sengen, oolitisk kalksten, pisolitisk, grus, nodulær, med knuder eller fosfatulykker, kiselholdig.
• Ifølge betydningen af fossile eller deres efterladenskaber kalksten bygget eller kalksten rev , hvor organisationer er i en position af livet ( bioherme , biostrome ), kalksten coquinoid og shelly, kalksten og bioclastic biodetrital biosparite, biomicrite ), kalksten ammonites ...
• Afhængig af tilstedeværelsen af terrigent materiale  : sand, siltig, leragtig kalksten med gradvis passage til detitaliske kalksten ( calcirudites , calcarenites ).

Kalksten transformation

Metamorfisme

• Metamorfoseret kalksten giver marmor .

Blandet kalksten

• Kalksten blandet med ler giver marmelade .
• Tilstedeværelsen af nyrer, flint banker og Chaille vidner til udfældning af silica opløst i havvand, hvilket resulterer fra diagenese af begravede skeletter under dannelsen af kalksten.
• Kalksten blandet med serpentin er en ophicalcite .

Hurtig kalk

Når kalksten opvarmes til omkring 900  ° C i kalcineringsovne ( kalkovne ), får det udseende af pulverformige sten på overfladen - kemisk set kalciumoxid  - kaldet quicklime . Denne hurtigkalk reagerer kraftigt med vand for at producere slækket kalk eller calciumhydroxid. Kalkophæng i vand ( kalkvand ) spredt på væggene (kalkning) absorberer CO 2 luft og dæk dem med et lag calciumcarbonat.

Erosion

• Den marine erosion af kalksten på Haute-Normandie giver hule relieffer (døre) og nåle.
• Opløsningen af ​​faste og massive kalksten danner overflader med bestemte former: lapiaz .

• Étretats klipper ( Seine-Maritime , Frankrig ) er lavet af kridt , en bestemt type kalksten.

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

Karst-modeller

Afhængigt af typen af ​​kalksten er den mere eller mindre resistent og mere eller mindre opløselig i surt vand. Disse opløsningshastigheder kalksten fænomener, via cirkulation af fluider i de forskellige sprækker og pauser, kaldes Karst fænomener ( huler , jordfaldshuller , tab, nede i borehullet ,  etc. ). Den opløste kalksten kan genudfældes i form af stalaktitter og stalagmitter i hulerne.

• Relieffer fra Torcal de Antequera, Malaga , Spanien .

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

• Stalaktitter i Gardners tarmhule, Waikato , New Zealand .

Anvendelser

Der bruges kalksten:

I konstruktionen

• som materiale i skulptur (direkte udskæringsteknik );
• som en bygning sten anvendes inden for byggeri: for eksempel Caen sten blev brugt til at bygge mange religiøse bygninger i middelalderen eller ganske enkelt at bygge huse . Denne anvendelse er nu marginal i byggeriet. Den sten er en professionel restaurering af historiske monumenter;
• som vej materiale: makadam , grus kalksten, ballast , meget hyppig brug;
• som råmateriale anvendt til fremstilling af cement
• som sand og tilslag ved fremstilling af beton, sjældnere i bituminøse blandinger til de hårdeste kalksten;
• som “  blanc de Meudon  ”, “  blanc d'Espagne  ”, Toulouse eller endda Champagne ( Troyes ).

I industrien

• at producere natriumcarbonat og calciumchlorid i henhold til Solvay-processen  ;
• som et pulverformigt mineralfyldstof i forskellige industriprodukter (plast, maling, lim, tilbagevendende produkter osv.);
• som en strøm af smeltning af glas (til sand ) og smeltning af jernholdige metaller (til kalksten );
• som en landbrugs calcium ændring til at bekæmpe forsuring af jordbunden;
• som tilførsel af calcium i foderet til husdyr;
• som et afsluttende lag papir (et ton papir indeholder 250-300  kg kalksten);
• som behandling af vand, slam og husholdningsaffald.

En m³ drikkevand kræver 50 til 200 gram kalk for at udfælde tungmetaller og slam.

I indretning

• at skabe basrelieffer ved hjælp af teknikken til indlægning på støbning som ved de forstenende springvand i Saint-Nectaire
• at krystallisere genstande (dække disse genstande med kalksten) ved hjælp af termo-mineralkilder
• at gengive ethvert objekt ved hjælp af en støbning , ved hjælp af forsteningsvægte , et værktøj, der bruges af Jean Serre i Saint-Nectaire eller af De Vigni i Bagni San Filippo, Italien .

Produktionerne i Frankrig er

• kalkstensaggregater fra stenbrud: 101.700.000 tons i 2004;
• industrielle kalksten: 3.170.800 tons i 2005;
• ændringer i calcium: 1.400.000 tons i 2003;
• hvid fra Meudon og hvid fra Spanien (kalksten reduceret til et fint pulver, normalt 40 mikrometer).

Kalcineret kalksten producerer kalk, som har mange anvendelser.

Republikansk kalender

• I den republikanske kalender , den kalksten var det navn, som tildeles den 18 th  dag i Nivose 7. januar.

Noter og referencer

1. Klippe- og jordmekanik
2. André Vatan, Manual of sedimentologi , Technip udgaver,1967( læs online ) , s.  233-234.
3. Jean-Noël Salomon, Precis de karstologie , Presses Universitaires de Bordeaux,2006( læs online ) , s.  21-22.
4. Jean-Noël Salomon, op. cit. , s.21
5. G. Lannoy, min store oplevelsesbog , Chantecler,1977, s.  84.
6. "  Hvordan kan et rå æg hoppe?"  » , På wikidebrouillard.org ,12. juli 2014.
7. Eksperimentet består i at placere skallen, koraller, muslingeskaller eller kridt i et glas fyldt med eddike. Alle disse objekter afgiver CO 2hvilket "overskyet kalkvand  ".
8. Alain Foucault, Jean-François Raoult, ordbog for geologi , Masson,1997, s.  49.
9. "  Inlays on molding - Petrifying Fountains of Saint Nectaire  " , på fontaines-petrifiantes.fr (adgang til 28. oktober 2020 )
10. "  Opdage de forstenende springvand i Saint-Nectaire  " , om LCI (adgang 28. oktober 2020 )
11. "  Toscana, termisk paradis  " , på voyages.michelin.fr ,22. september 2017(adgang til 28. oktober 2020 )
12. Unicem:
13. ANPEA - National Professional Association of Gødning og ændringer
14. Ph. Fr. Na. Fabre d'Églantine , rapport fremsat til den nationale konference i mødet den 3. i den anden måned i det franske republiks andet år , s.  22 .

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

Relaterede artikler

Blødgøringsmiddel Choin Asteroid kalksten Skal kalksten Koralkalksten Greenbrier kalksten Saint Louis kalksten Kalksten i Sainte Geneviève Solnhofen kalksten

Quiou kalksten Lutetisk kalksten eller grov kalksten Kalkbrud Klassifikationer af folk Dunham klassifikationer Kalksten græsplæne Blå sten (kalksten) Pierre d'Euville Pierre de Jaumont Jerusalem sten (kalksten) Tandsten i vand

eksterne links

• Tværfaglig fil på kalksten