Calcário

Os calcários são rochas sedimentares , como arenito ou gesso , facilmente solúveis em água (ver carste ), compostas principalmente por carbonato de cálcio, CaCO 3 , mas também carbonato de magnésio MgCO 3 . Essas rochas carbonáticas são de grande importância do ponto de vista geológico e econômico.

Divisão

É na França , Suíça e Bélgica a rocha mais comum que compõe tanto montanhas ( Alpes , Jura , Pirineus ) como planícies ( Champagne ), bacias ( Bacia de Paris ) ou planaltos (Jura, Larzac, Poitou-Charentes). O calcário é reconhecível por sua tonalidade branca e geralmente pela presença de fósseis .

Treinamento

É formada por acumulação, principalmente no fundo do mar, mas por vezes em ambiente lacustre, a partir de conchas e esqueletos de microalgas e animais marinhos. Também é formada por precipitação em um ambiente continental.

Precipitação de carbonato de cálcio

O carbonato de cálcio é formado em ambientes aquáticos (principalmente na água do mar). Resulta da precipitação de íons dissolvidos. Esta precipitação segue a reação:

VSno2++2(HVSO3-)↔VSnoVSO3+VSO2+H2O{\ displaystyle \ mathrm {Ca ^ {2 +} + 2 \, (HCO_ {3} ^ {-}) \ leftrightarrow CaCO_ {3} + CO_ {2} + H_ {2} O}}

Esta precipitação é facilitada por conchas ou organismos de conchas ( moluscos , ouriços-do-mar , corais , algas planctônicas, etc.), pela respiração dos seres vivos ou pela desgaseificação repentina da água.

Formação de rochas calcárias

Os calcários podem se formar em um ambiente continental ( tufo , estalactites, estalagmites), lagos ou (na maioria das vezes) em um ambiente oceânico.

Existem vários modos de formação de rochas calcárias ou rochas carbonáticas:

• por precipitação (calcário químico):
  • a lenta sedimentação e / ou acumulação de elementos microscópicos obtidos por precipitação (ver parágrafo anterior), e sua consolidação por diagênese , resulta na formação de calcário. Esses calcários são freqüentemente fossilíferos;
  • a súbita desgaseificação da água subterrânea que chega ao ar livre (caverna, fonte) ou sujeita à captação de CO 2 pelas plantas, pode causar precipitação localizada, dependendo das circunstâncias, travertinos ou estalactites e estalagmites. Esses calcários formados em um ambiente continental raramente são fossilíferos;
• pela ação de seres vivos (calcário biogênico). Eles podem resultar de um forte acúmulo de conchas ou conchas calcárias (intactas ou em detritos), como giz , tufo ou ser bioconstruídas (calcário de recife). Eles ainda são fossilíferos;
• por erosão (calcário detrítico), por exemplo brechas de calcário ou oficalcite.

Características físicas

Para uso em construção e obras públicas, as características mecânicas dos calcários são importantes, especialmente porque são muito variáveis. As pedras calcárias podem ser adaptadas de forma diferente de acordo com os usos a que se destinam (não há medida comum entre uma bola de gude e um giz ). Eles são submetidos a vários testes: a resistência ao desgaste por fricção medida pelo teste Micro-Deval na presença de água e o teste de resistência ao impacto (aptidão para quebrar) pelo teste de Los Angeles. O calcário costuma ser de cor branca.

Características químicas

O calcário pode ser identificado porque pode ser atacado por ácidos como o ácido clorídrico em solução, o ácido etanóico ou acético contido no vinagre ou pelo ácido tartárico (forma tartarato de cálcio e CO 2) Como o hidrogenocarbonato é uma base , ele reage com o ácido clorídrico em solução de acordo com a equação:

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

Composição mineralógica

Por definição, as rochas carbonáticas contêm mais de 50% de carbonatos em peso. Os calcários puros são compostos por pelo menos 90% de calcita . Os demais constituintes principais são os minerais carbonáticos  (in) do tipo aragonita "com, nas variedades impuras, dolomita e anquerita (dolomita ferrosa) ... Nos tipos que passam para rochas detríticas , encontramos elementos alogênicos não carbonatados: quartzo , feldspatos, micas, argilas; também podemos encontrar minerais autigênicos  : feldspatos, glaucônia, fosfatos, minérios de ferro ” .

A calcita é o polimorfo de origem geológica secundária do carbonato de cálcio. O polimorfo de origem principalmente biogênica é a aragonita (exemplo de aragonita: o esqueleto dos corais hermatípicos ).

Grau de pureza e cores

Na primeira ordem, os microcristais de calcita conferem-lhes uma cor branca. Várias impurezas podem, no entanto, dar-lhe cores muito diversas (tons de amarelo, cinza, marrom ou mesmo preto): argilas que podem reter hidróxidos e óxidos de ferro de acordo com o processo de adsorção , dando tonalidades que variam do ocre claro, amarelo ao vermelho, dependendo seu nível de oxidação e hidratação; o óxido de manganês e o calcário de cor negra de carvão vegetal . Outras impurezas têm efeitos antagônicos: algumas promovem a dissolução da calcita (elementos metálicos, cloretos), outras aumentam a resistência à sua dissolução (presença de grãos de quartzo).

“O calcário é considerado impuro quando contém de 10 a 50% dessas impurezas. Se isso ultrapassar 50%, não falamos mais de calcários (ou então de arenito, marly, calcário argiloso etc.). "

Calcário e água

O calcário reage com o ácido clorídrico diluído para formar cloreto de cálcio , um sal muito solúvel em água. Esta reação efervescente é útil para o geólogo que pode, em campo, reconhecer uma rocha calcária ou para o pedólogo determinar se uma terra contém calcário livre ou ativo. Esta efervescência caracteriza a seguinte reação ácido-base (evidenciada pela liberação de bolhas de dióxido de carbono que turvam a água cal ):

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

Esta reação é frequentemente usada em aulas e trabalhos práticos em biologia , geologia ou química para demonstrar a dissolução do carbonato de cálcio (experiência do ovo cru que ricocheteia, efervescência do calcário, conchas, escamas de coral e mexilhão, experiência com o giz de um aluno que espumas), a presença de calcário no solo.

A concentração de calcário na água potável ou dureza é expressa em "grau francês". Um grau corresponde a 4  mg / l de Ca . Não há conteúdo máximo regulamentar.

A presença de cal na água não faz mal à saúde ao ser consumida, pois fornece uma suplementação de cálcio e não causa outros danos. No entanto, tem um efeito nocivo na pele, que seca, e constitui uma fonte de complicações (irritações, até eczemas, psoríase, etc.). Se a água estiver muito dura, é recomendável instalar um descalcificador.

Por outro lado, uma dureza muito alta pode ser uma fonte de incômodo de uso ( escamação , dificuldade em espumar o sabão , roupa grossa). As águas distribuídas na maioria das regiões calcárias da França são, neste caso ( Bacia de Paris , Causses du Quercy , Préalpes , Piemonte dos Pirenéus ).

Tipologia

Os geólogos criaram classificações baseadas principalmente na estrutura das rochas carbonáticas, o que muitas vezes requer o uso de um microscópio, ou pelo menos uma lupa forte. Eles também usam uma nomenclatura prática baseada nas características mais proeminentes:

• Dependendo das proporções de calcita e dolomita, a terminologia é a seguinte: calcário puro (100% a 95% de calcita, dolomita 5% no máximo), calcário magnesiano (com 5 a 10% de dolomita), calcário dolomítico (com 10 a 50% dolomite).
• Dependendo das proporções de calcário e argila: calcário marly (5 a 35% argila), marga (35 a 65% argila).
• Dependendo do ambiente de depósito: calcário marinho ( pelágico a nerítico ) e calcário continental (calcário lacustre, fluviáteis , crostas de calcário de certos solos . Dependendo do grão: calcário de grão fino ou muito fino (micrite, calcário microcristalino com cristais de 20 µm, litográfico ou calcário sublitográfico) ou calcário de grão mais grosso (calcário cristalino, com cristais> 64 ou 100 µm, geralmente devido a recristalizações; calcário microgreno com cristais de 100 a 250 µm; calcário sacaróide, calcário grosso).
• Dependendo das estruturas e texturas: calcário maciço ou leito, calcário oolítico, pisolítico, cascalho, nodular, com nódulos ou acidentes fosfáticos, silicioso.
• De acordo com a importância do fóssil ou de seus detritos calcário construído ou recife de calcário onde as organizações estão em uma posição de vida ( bioherme , biostromo ), calcário coquinóide e casca , calcário e bioclástico biodetrital biosparita, biomicrita ), calcário amonites ...
• Dependendo da presença de material terrígeno  : arenoso, siltoso, calcário argiloso, com passagem gradual para rochas calcárias detríticas ( calciruditos , calcarenitos ).

Transformação de pedra calcária

Metamorfose

• O calcário metamorfoseado dá mármore .

Calcário misto

• Calcário misturado com argila dá marga .
• A presença de rins, pederneiras e chaille atesta a precipitação da sílica dissolvida na água do mar, que resulta da diagênese de esqueletos enterrados durante a formação do calcário.
• O calcário misturado com serpentina é um oficalcite .

Cal viva

Quando o calcário é aquecido a cerca de 900  ° C em fornos de calcinação ( fornos de cal ), ele assume a aparência de pedras pulverulentas na superfície - quimicamente falando de óxido de cálcio  - chamadas cal virgem . Esta cal viva reage vigorosamente com a água para produzir cal apagada ou hidróxido de cálcio. As suspensões de cal em água (água com cal ) espalhadas nas paredes (calagem) reabsorvem CO 2 areje e cubra-os com uma camada de carbonato de cálcio.

Erosão

• A erosão marinha de afloramentos de calcário na Alta Normandia dá relevos ocos (portas) e agulhas.
• A dissolução de calcários sólidos e maciços dá forma a superfícies com formas particulares: o lapiaz .

• As falésias de Étretat ( Seine-Maritime , França ) são feitas de giz , um tipo particular de calcário.

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

Modelos cársticos

Dependendo do tipo de calcário, é mais ou menos resistente e mais ou menos solúvel em águas ácidas. Esses fenômenos de dissolução do calcário, via circulação de fluidos nas diversas fraturas e quebras, são chamados de fenômenos cársticos ( cavernas , sumidouros , perdas, fundo de poço ,  etc. ). O calcário dissolvido pode precipitar novamente na forma de estalactites e estalagmites nas cavernas.

• Relevos do Torcal de Antequera, Málaga , Espanha .

• Formas de corrosão na Cueva de Palestina, Nueva Cajamarca, Rioja , San Martin , Peru .

• Estalactites em Gardner's Gut Cave, Waikato , Nova Zelândia .

Usos

Rochas calcárias são usadas:

Na construção

• como material de escultura (técnica de entalhe direto);
• como uma pedra de construção usada na construção: por exemplo, a pedra de Caen foi usada para construir muitos edifícios religiosos na Idade Média ou simplesmente para construir casas . Este uso agora é marginal na construção. A pedra é uma restauração profissional de monumentos históricos;
• como material rodoviário: macadame , cascalho calcário, lastro , de uso muito frequente;
• como matéria-prima utilizada na fabricação de cimento;
• como areia e agregado na fabricação de concreto, mais raramente em misturas betuminosas, para os calcários mais duros;
• como “  blanc de Meudon  ”, “  blanc d'Espagne  ”, Toulouse ou mesmo Champagne ( Troyes ).

Na industria

• para produzir carbonato de sódio e cloreto de cálcio de acordo com o processo Solvay  ;
• como carga mineral em pó em diversos produtos industriais (plásticos, tintas, colas, produtos recorrentes, etc.);
• como um fundente na fusão do vidro (em areia ) e na fusão de metais ferrosos (em calcário );
• como cálcio agrícola alteração à acidificação do solo combate;
• como suprimento de cálcio, na alimentação dos animais de fazenda;
• como camada de acabamento de papel (uma tonelada de papel contém 250-300  kg de calcário);
• como tratamento de água, lodo e lixo doméstico.

Um m³ de água potável requer 50 a 200 gramas de cal para precipitar metais pesados ​​e lama.

Na decoração de interiores

• criar baixos-relevos utilizando a técnica de incrustação na moldagem, como nas Fontes Petrificantes de Saint-Nectaire
• para cristalizar objetos (cubra esses objetos com calcário) usando fontes termominerais
• para reproduzir qualquer objeto, usando uma moldagem , usando escalas de petrificação , uma ferramenta usada por Jean Serre em Saint-Nectaire ou por De Vigni em Bagni San Filippo, Itália .

As produções na França são

• agregados de calcário de pedreiras: 101.700.000 toneladas em 2004;
• calcário industrial: 3.170.800 toneladas em 2005;
• alterações de cálcio: 1.400.000 toneladas em 2003;
• branco de Meudon e branco de Espanha (calcário reduzido a um pó fino geralmente 40 micrômetros).

O calcário calcinado produz cal, que tem muitos usos.

Calendário republicano

• No calendário republicano , o calcário foi o nome atribuído ao 18 º  dia de Nivose , 7 de janeiro.

Notas e referências

1. Mecânica das rochas e do solo
2. André Vatan, Manual de sedimentologia , edições TECHNIP,1967( leia online ) , p.  233-234.
3. Jean-Noël Salomon, Precis de karstologie , Presses Universitaires de Bordeaux,2006( leia online ) , p.  21-22.
4. Jean-Noël Salomon, op. cit. , p.21
5. G. Lannoy, Meu grande livro de experiências , Chantecler,1977, p.  84.
6. "  Como pode um ovo cru saltar?"  » , Em wikidebrouillard.org ,12 de julho de 2014.
7. A experiência consiste em colocar a concha, coral, escamas de mexilhão ou giz num copo cheio de vinagre. Todos esses objetos emitem CO 2que "turva a água de cal  ".
8. Alain Foucault, Jean-François Raoult, Dicionário de geologia , Masson,1997, p.  49.
9. "  Inlays on molding - Petrifying Fountains of Saint Nectaire  " , em fontaines-petrifiantes.fr (acessado em 28 de outubro de 2020 )
10. "  Descobrindo as fontes petrificantes de Saint-Nectaire  " , em LCI (acessado em 28 de outubro de 2020 )
11. "  Toscana, paraíso termal  " , em voyages.michelin.fr ,22 de setembro de 2017(acessado em 28 de outubro de 2020 )
12. Unicem:
13. ANPEA - Associação Nacional dos Profissionais de Fertilizantes e Aditivos
14. Ph. Fr. Na. Fabre d'Églantine , Relatório apresentado à Convenção Nacional na sessão do dia 3 do segundo mês do segundo ano da República Francesa , p.  22 .

• [1] , AGAR (Associação Geológica de Alès e sua Região)

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links externos

• Arquivo multidisciplinar sobre calcário