Kalkkikivi

Kalkkikiven ovat sedimenttikivet , kuten hiekkakivi tai kipsi , helposti liukeneva että veteen (ks Karst ), joka koostuu pääasiassa kalsiumkarbonaattia, CaCO 3 , mutta myös magnesiumkarbonaattia MgCO 3 . Näillä karbonaattikivillä on suuri merkitys geologisesta ja taloudellisesta näkökulmasta.

Divisioona

Se on Ranskassa , Sveitsissä ja Belgiassa yleisin kivi, joka muodostaa yhtä monen vuoren ( Alpit , Jura , Pyreneet ) kuin tasangot ( samppanja ), altaat ( Pariisin altaat ) tai tasangot (Jura, Larzac, Poitou-Charentes). Kalkkikivi on tunnistettavissa sen valkoisesta sävystä ja yleensä fossiileista .

Koulutus

Se muodostuu kertymisestä, pääasiassa merenpohjaan, mutta joskus järviympäristössä , mikrolevien ja merieläinten kuorista ja luista . Se muodostuu myös saostumisesta mannerympäristössä.

Kalsiumkarbonaatin saostus

Kalsiumkarbonaattia muodostetaan vesiympäristöissä (enimmäkseen merivesi). Se johtuu liuenneiden ionien saostumisesta. Tämä saostus seuraa reaktiota:

VSklo2++2(HVSO3-)↔VSkloVSO3+VSO2+H2O{\ displaystyle \ mathrm {Ca ^ {2 +} + 2 \, (HCO_ {3} ^ {-}) \ vasenkätinen nuoli CaCO_ {3} + CO_ {2} + H_ {2} O}}

Tätä saostumista helpottavat kuori- tai kuoriorganismit ( nilviäiset , merisiilit , korallit , planktonilevät jne.), Elävien olentojen hengitys tai äkillinen veden kaasunpoisto.

Kalkkikivien muodostuminen

Kalkkikiveä voi muodostua mannermaisessa ympäristössä ( tufa , tippukivipuikot, stalagmitit), järvissä tai (useimmiten) valtameren ympäristössä.

Kalkkikivien tai karbonaattikivien muodostumismenetelmiä on useita:

• saostamalla (kemiallinen kalkkikivi):
  • saostamalla saatujen mikroskooppisten alkuaineiden hidas sedimentaatio ja / tai kertyminen (katso edellinen kappale) ja niiden konsolidoituminen diageneesin avulla johtaa kalkkikiven muodostumiseen. Nämä kalkkikivet ovat usein fossiilisia;
  • äkillinen kaasunpoisto maanalaisten tulevan veden ulkona (luolan, lähde) tai altistetaan CO 2 abstraktio kasvien, voi aiheuttaa paikallista saostumista, joka olosuhteista riippuen tuottaa travertiinejä tai tippukivipylväitä ja stalagmiitteja. Nämä mannermaiseen ympäristöön muodostuneet kalkkikivet ovat harvoin fossiilisia;
• elävien olentojen (biogeeninen kalkkikivi) vaikutuksesta. Ne voivat johtua kuorien tai kalkkipitoisten kuorien voimakkaasta kertymisestä (ehjinä tai roskina ), kuten liitu , tufa , tai ne voivat olla biokonstruoituneet (riutakalkkikivi). Ne ovat edelleen fossiilisia;
• eroosion (detriittikalkkikivi) avulla, esimerkiksi kalkkikivibreckiat tai ophicalcite.

Fyysiset ominaisuudet

Rakennuksissa ja julkisissa töissä kalkkikivien mekaaniset ominaisuudet ovat tärkeitä, varsinkin kun ne ovat hyvin vaihtelevia. Kalkkikiveä voidaan mukauttaa eri tavoin niiden käyttötarkoitusten mukaan, joille ne on tarkoitettu ( marmorin ja liidun välillä ei ole yhteistä mittaa ). Niille tehdään erilaisia ​​testejä: Micro-Deval -testillä mitattu vedenpitävyys kitkakulumiselle veden läsnä ollessa ja iskunkestävyystesti (murtumiskyky) Los Angelesin testillä. Kalkkikivi on usein valkoista.

Kemialliset ominaisuudet

Kalkkikivi, voidaan tunnistaa, koska se voi olla hyökkäyksen happojen , kuten kloorivetyhapon liuoksessa, etaa- tai etikkahapon sisältyvät etikkaa tai viinihappoa (se muodostaa sitten kalsiumkarbonaatin ja CO 2). Koska vetykarbonaatti on emäs , se reagoi suolahapon kanssa liuoksessa yhtälön mukaisesti:

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

Mineraloginen koostumus

Määritelmän mukaan karbonaattikivet sisältävät yli 50 painoprosenttia karbonaatteja. Puhtaat kalkkikivet koostuvat vähintään 90% kalsiitista . Tärkeimmät muut aineosat ovat karbonaatti mineraalit  (in) on aragonite tyyppiä "kanssa, on epäpuhdas lajikkeita, dolomiitti ja ankerite (rauta dolomiitti) ... Vuonna tyypit ohimennen hienontuneiden kiviä , löydämme kuin karbonaatista allogeenisista elementtejä : kvartsi , maasälpä, micas, savi; löydämme myös aitoja mineraaleja  : maasälpä, glaukonia, fosfaatit, rautamalmit ” .

Kalsiitti on polymorfi toisen geologista alkuperää kalsiumkarbonaattia. Polymorfi on ensisijaisesti biogeenisten alkuperä on aragonite (esimerkki aragonite: luuranko hermatypic koralleja ).

Puhtausaste ja värit

Ensimmäisessä järjestyksessä kalsiitti-mikrokiteet antavat heille valkoisen värin. Erilaiset epäpuhtaudet voivat kuitenkin antaa sille hyvin erilaisia ​​värejä (keltaisen, harmaan, ruskean tai jopa mustan sävyt): savet, jotka voivat vangita rautahydroksidit ja rautaoksidit adsorptioprosessin mukaisesti , jolloin sävyt vaihtelevat vaaleasta okkerista , keltaisesta punaiseen, riippuen niiden hapettumis- ja hydraatiotaso; mangaanioksidi ja hiili väristä kalkkikiveä musta. Muilla epäpuhtauksilla on antagonistisia vaikutuksia: jotkut edistävät kalsiitin (metalli-elementit, kloridit) liukenemista, toiset lisäävät vastustuskykyä sen liukenemiseen (kvartsirakeiden läsnäolo).

”Kalkkikiveä pidetään epäpuhtaana, kun se sisältää 10–50% näistä epäpuhtauksista. Jos tämä ylittää 50%, emme enää puhu kalkkikivistä (tai niin hiekkakivestä, marlysta, savikalkkikivistä jne.). "

Kalkkikivi ja vesi

Kalkkikivi reagoi laimean suolahapon kanssa muodostaen kalsiumkloridia , suolaa, joka liukenee hyvin veteen. Tämä kuohuva reaktio on hyödyllinen geologille, joka voi kentällä tunnistaa kalkkikivikiven, tai pedologille selvittääkseen, että maa sisältää vapaata tai aktiivista kalkkikiveä. Tämä kuohunta karakterisoi seuraavat happo-emäs- reaktiossa (osoituksena hiilidioksidin vapautuminen kuplia, jotka varjostavat kalkki vesi ):

CaCO 3 + 2 HCI: → CaCI 2 + H 2 O + CO 2

Tätä reaktiota käytetään usein biologian , geologian tai kemian oppitunneissa ja käytännön työssä kalsiumkarbonaatin liukenemisen osoittamiseksi (kokemus uudestaan ​​nousevasta raakamunasta, kalkkikiven, kuorien, koralli- ja simpukkavaakojen kuohunta, kokemus koululaisten liidutikusta, joka vaahdot), kalkkikiven esiintyminen maaperässä.

Kalkkikiven pitoisuus juomavedessä tai kovuus ilmaistaan ​​"ranskan asteina". Yhden asteen vastaa 4  mg / l ja Ca . Lainsäädännön enimmäissisältöä ei ole.

Kalkin läsnäolo vedessä ei ole haitallista terveydelle juomisen aikana, koska se lisää kalsiumia ja ei muuten aiheuta vahinkoa. Sillä on kuitenkin haitallinen vaikutus ihoon, joka kuivuu ja muodostaa komplikaatioiden lähteen (ärsytys, jopa ihottuma, psoriaasi jne.). Jos vesi on liian kovaa, on suositeltavaa asentaa vedenpehmennin.

Toisaalta liian korkea kovuus voi aiheuttaa haittaa käytössä ( skaalaus , saippuan vaahtoamisen vaikeus , karkea pyykki). Suurimmalla osalla Ranskan kalkkikivialueita on tässä tapauksessa vesistöjä ( Pariisin allas , Causses du Quercy , Préalpes , Pyreneiden Piedmont ).

Typologia

Geologit ovat luoneet luokitukset, jotka perustuvat pääasiassa karbonaattikivien rakenteeseen, mikä edellyttää usein mikroskoopin tai ainakin vahvan suurennuslasin käyttöä. He käyttävät myös käytännön nimikkeistöä, joka perustuu merkittävimpiin ominaisuuksiin:

• Kalsiitin ja dolomiitin suhteista riippuen terminologia on seuraava: puhdas kalkkikivi (100% - 95% kalsiitti, dolomiitti enintään 5%), magnesiumi kalkkikivi (5-10% dolomiitti), dolomiittinen kalkki (10-50% dolomiitti).
• Kalkkikiven ja saven osuuksista riippuen: marjainen kalkkikivi (5-35% savea), marli (35-65% savea).
• Riippuen talletus ympäristöön: meren kalkkikivi ( pelagiset ja neritic ) ja Manner kalkkikivi (lacustrine kalkkikivi, fluviatiles , kalkkikivi sakkaa tiettyjen likojen . Riippuen viljan: hieno tai erittäin hienojakoinen kalkkikivi (micrite, mikrokiteinen kalkkikiveä 20 um kiteitä, litografinen tai sublithografinen kalkkikivi) tai karkeampi rakeinen kalkkikivi (kiteinen kalkkikivi, kiteillä> 64 tai 100 µm, yleensä uudelleenkiteyttämisen vuoksi; mikrogrenus-kalkkikivet, joiden kiteet ovat 100–250 um; sakkaroidikalkkikivet, karkeat kalkkikivet).
• Rakenteiden ja tekstuurien mukaan: massiivinen tai sängyn kalkkikivi, oolitinen kalkkikivi, pisoliitti, sora, nodulaarinen, kyhmyjen tai fosfaattisten onnettomuuksien kanssa, piipitoinen.
• Tärkeyden mukaan fossiilisten tai niiden roskia kalkkikivestä rakennettu tai kalkkikiveä riutta organisaatiot pystyvät elämän ( bioherme , biostrome ), kalkkikivi coquinoid ja Shelly, kalkkikiven ja bioclastic biodetrital biosparite, biomicrite ), kalkkikivi ammonites ...
• Terrigeenisen materiaalin läsnäolosta riippuen  : hiekkainen, siltinen, savinen kalkkikivi, joka kulkee asteittain detriittisiin kalkkikivikiviin ( kalsiirudiitit , kalkareeniitit ).

Kalkkikiven muunnos

Metamorfismi

• Metamorfoitu kalkkikivi antaa marmoria .

Sekoitettu kalkkikivi

• Kalkkikivi, joka on sekoitettu saven kanssa, antaa marl .
• Läsnäolo munuaiset, lasimaisen pankit ja Chaillé todistaa saostumisen liuotetun piihapon merivedessä, joka on tuloksena diagenesis haudattu luuranko muodostumisen aikana kalkkikiveä.
• Kalkkikivi sekoitettuna serpentiiniin on oftalkiitti .

Kalkki

Kun kalkkikivi kuumennetaan noin 900  ° C: ssa in kalsinoidaan uuneissa ( kalkkiuunit ), se ottaa ulkonäkö jauhemaisen kivet pinnalla - kemiallisesti ottaen kalsiumoksidia  - kutsutaan poltettua kalkkia . Tämä kalkki reagoi voimakkaasti veden kanssa sammutetun kalkin tai kalsiumhydroksidin tuottamiseksi. Kalkki suspensioita vedessä ( kalkki vesi ) leviäminen seinillä (kalkilla) reabsorb CO 2 ilmaa ja peitä ne kerroksella kalsiumkarbonaattia.

Eroosio

• Ylä-Normandian kalkkikivipaljastusten meren eroosio antaa onttoja reliefejä (ovia) ja neuloja.
• Kiinteiden ja massiivisten kalkkikivien liukeneminen muodostaa erityisiä pintoja: lapiaz .

• Étretatin ( Seine-Maritime , Ranska ) kalliot on tehty liidusta , tietyntyyppisestä kalkkikivestä.

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

Karstimallit

Kalkkikiven tyypistä riippuen se on enemmän tai vähemmän kestävä ja enemmän tai vähemmän liukoinen happamaan veteen. Nämä kalkkikivi liukeneminen ilmiöt, kautta nestekierrossa eri murtumia ja tauot, kutsutaan Karst ilmiöitä ( luolissa , sinkholes , tappiot, porausreiän ,  jne. ). Liuennut kalkkikivi voi saostua uudelleen luolissa tippukivipylväiden ja stalagmiittien muodossa.

• Torcal de Antequera, Malaga , Espanja .

• Korroosion muodot Cueva de Palestinassa, Nueva Cajamarcassa, Rioja , San Martinissa , Perussa .

• Stalaktiitit Gardnerin suoliluolassa, Waikato , Uusi-Seelanti .

Käyttää

Kalkkikiviä käytetään:

Rakentamisessa

• veistoksen materiaalina (suora veistostekniikka );
• rakennuksena kallio käytetään rakentamiseen: esimerkiksi Caen kivi oli tarkoitus rakentaa monia uskonnollisia rakennuksia keskiajalla tai yksinkertaisesti rakentaa taloja . Tämä käyttö on nyt marginaalista rakentamisessa. Kivi on ammattimainen historiallisten muistomerkkien;
• tien materiaalina: makadami , sorakalkkikivet, painolasti , usein käytetty;
• raaka-aineena, jota käytetään sementin valmistuksessa;
• hiekana ja kiviaineksena kovimpien kalkkikivien betonin valmistuksessa, harvemmin bitumiseoksissa;
• kuten "  blanc de Meudon  ", "  blanc d'Espagne  ", Toulouse tai jopa samppanja ( Troyes ).

Teollisuudessa

• ja tuottaa natriumkarbonaattia ja kalsiumkloridia mukaisesti Solvayn menetelmässä  ;
• jauhemaisena mineraalitäyteaineena erilaisissa teollisuustuotteissa (muovit, maalit, liimat, toistuvat tuotteet jne.);
• virtauksena lasin sulatuksessa ( hiekaksi ) ja rautametallien sulattamisessa ( kalkkikiveksi );
• kuin maatalouden kalsiumin muutoksen torjumiseksi maaperän happamoitumista;
• kalsiumin saannina tuotantoeläinten rehuissa;
• viimeistelykerroksena paperia (yksi tonni paperia sisältää 250-300  kg kalkkikiveä);
• veden, lietteen ja kotitalousjätteen käsittelyä.

Yksi m³ juomavettä vaatii 50-200 grammaa kalkkia raskasmetallien ja lietteen saostamiseksi.

Sisustuksessa

• luoda bareljeeftejä muovaustekniikalla, kuten Saint-Nectairen kivistävissä suihkulähteissä
• kiteyttää esineitä (peittää nämä esineet kalkkikivellä) lämpömineraalilähteillä
• jäljentää mikä tahansa esine muovaamalla , käyttämällä kivistymisvaakoja , työkalua, jota Jean Serre käyttää Saint-Nectairessa tai De Vigni Bagni San Filippossa, Italiassa .

Tuotannot Ranskassa ovat

• louhosten kalkkikivimateriaalit: 101 700 000 tonnia vuonna 2004;
• teollinen kalkkikivi: 3 170 800 tonnia vuonna 2005;
• kalsiummuutokset: 1 400 000 tonnia vuonna 2003;
• valkoinen Meudonista ja valkoinen Espanjasta (kalkkikivi pelkistetty hienoksi jauheeksi, yleensä 40 mikrometriä).

Kalsinoitu kalkkikivi tuottaa kalkkia, jolla on monia käyttötarkoituksia.

Tasavallan kalenteri

• Vuonna republikaanien kalenteri , The kalkkikivi oli nimi määritetty 18 : nnen  päivän Nivose , tammikuu 7.

Huomautuksia ja viitteitä

1. Kivi- ja maaperämekaniikka
2. André Vatan, käsikirja sedimentologiasta , TECHNIP-painokset,1967( lue verkossa ) , s.  233-234.
3. Jean-Noël Salomon, Precis de karstologie , Presses Universitaires de Bordeaux,2006( lue verkossa ) , s.  21-22.
4. Jean-Noël Salomon, op. cit. , s.21
5. G.Lannoy, upea kokemuskirjani , Chantecler,1977, s.  84.
6. "  Kuinka raaka muna voi pomppia?"  » , Sivustolla wikidebrouillard.org ,12. heinäkuuta 2014.
7. Kokeessa kuori, koralli, simpukkavaaka tai liitu asetetaan etikkaan täytettyyn lasiin. Nämä kaikki antavat pois CO 2joka "sameaa kalkkivettä  ".
8. Alain Foucault, Jean-François Raoult, geologian sanakirja , Masson,1997, s.  49.
9. "  Inlays on molding - Petrifying Fountains of Saint Nectaire  " , osoitteessa fontaines-petrifiantes.fr ( katsottu 28. lokakuuta 2020 )
10. "  löytäminen petrifying suihkulähteiden Saint-Nectaire  " , on LCI (näytetty 28 lokakuu 2020 )
11. "  Toscana, lämpöparatiisi  " , matkoilla.michelin.fr ,22. syyskuuta 2017(käytetty 28. lokakuuta 2020 )
12. Unicem:
13. ANPEA - Lannoitteiden ja muutosten kansallinen ammattiliitto
14. Ph.Fr.Na. Fabre d'Églantine , raportti kansalliselle vuosikongressille Ranskan tasavallan toisen vuoden toisen kuukauden 3. kuukauden istunnossa , s.  22 .

• [1] , AGAR (Alèsin ja sen alueen geologinen yhdistys)

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Vedenpehmennin Choin Asteroidi kalkkikivi Kuoren kalkkikivi Korallikalkkikiveä Greenbrier kalkkikivi Saint Louisin kalkkikivi Sainte Genevièven kalkkikivi Solnhofenin kalkkikivi

Quiou-kalkkikivi Luterilainen kalkkikivi tai karkea kalkkikivi Kalkkikivikaivos Folk-luokitukset Dunham-luokitukset Kalkkikivi nurmikko Sininen kivi (kalkkikivi) Pierre d'Euville Pierre de Jaumont Jerusalemin kivi (kalkkikivi) Tartar vedessä

Ulkoiset linkit

• Monitieteinen tiedosto kalkkikivestä