Vápenec

Tyto vápence jsou sedimentární horniny , jako je pískovec nebo sádry , snadno rozpustné ve vodě (viz kras ), složené především z uhličitanu vápenatého, CaCO 3 , ale také uhličitan hořečnatý MgCO 3 . Tyto karbonátové horniny mají velký význam z geologického a ekonomického hlediska.

Divize

Je to ve Francii , Švýcarsku a Belgii nejběžnější hornina, která tvoří tolik hor ( Alpy , Jura , Pyreneje ) jako pláně ( Champagne ), pánve ( Pařížská pánev ) nebo náhorní plošiny (Jura, Larzac, Poitou-Charentes). Vápenec lze rozeznat podle bílého odstínu a obecně podle přítomnosti fosilií .

Výcvik

Je tvořen akumulací, hlavně na dně moře, ale někdy v jezerním prostředí, ze skořápek a koster mikrořas a mořských živočichů. Je také tvořen srážkami v kontinentálním prostředí.

Srážení uhličitanu vápenatého

Uhličitan vápenatý je vytvořen ve vodním prostředí (hlavně v mořské vodě). Je výsledkem srážení rozpuštěných iontů. Tato srážka následuje reakci:

VSna2++2(HVSÓ3-)↔VSnaVSÓ3+VSÓ2+H2Ó{\ displaystyle \ mathrm {Ca ^ {2 +} + 2 \, (HCO_ {3} ^ {-}) \ leftrightarrow CaCO_ {3} + CO_ {2} + H_ {2} O}}

Toto srážení usnadňuje skořápka nebo organismy skořápky ( měkkýši , mořští ježci , korály , planktonické řasy atd.), Dýcháním živých bytostí nebo náhlým odplyněním vody.

Vznik vápencových hornin

Vápence se mohou tvořit v kontinentálním prostředí ( tufa , stalaktity, stalagmity), v jezerech nebo (nejčastěji) v oceánském prostředí.

Existuje několik způsobů formování vápencových skal nebo uhličitanových hornin:

• srážením (chemický vápenec):
  • pomalá sedimentace a / nebo akumulace mikroskopických prvků získaných srážením (viz předchozí odstavec) a jejich konsolidace pomocí diageneze vede k tvorbě vápence. Tyto vápence jsou často fosilní;
  • náhlé odplynění podzemní vody přicházející pod širým nebem (jeskyně, zdroj) nebo vystavené odběru CO 2 rostlinami, může způsobit lokalizované srážení, které v závislosti na okolnostech způsobí travertiny nebo stalaktity a stalagmity. Tyto vápence vytvořené v kontinentálním prostředí jsou zřídka fosilní;
• působením živých bytostí (biogenní vápenec). Mohou být výsledkem silného hromadění skořápek nebo vápenatých skořápek (neporušených nebo v troskách), jako je křída , tufa , nebo mohou být biokonstruovány (útesový vápenec). Stále jsou fosilní;
• erozí (detritický vápenec), například vápencovými brekcemi nebo oftalcitem.

Fyzikální vlastnosti

Pro použití ve stavebnictví a ve veřejných stavbách jsou důležité mechanické vlastnosti vápenců, zejména proto, že jsou velmi proměnlivé. Vápence lze upravit různě podle účelu, pro který jsou určeny (mezi mramorem a křídou neexistuje společné opatření ). Jsou podrobeni různým zkouškám: odolnosti proti opotřebení třením měřené testem Micro-Deval za přítomnosti vody a zkoušce odolnosti proti nárazu (schopnost prasknout) testem v Los Angeles. Vápenec má často bílou barvu.

Chemické vlastnosti

Vápenec lze identifikovat, protože může být napaden kyselinami , jako je kyselina chlorovodíková v roztoku, kyselinou ethanovou nebo octovou obsaženou v octě nebo kyselinou vinnou (poté tvoří vínan vápenatý a CO 2). Vzhledem k tomu, že hydrogenuhličitan je báze , reaguje s kyselinou chlorovodíkovou v roztoku podle rovnice:

H3Ó++HVSÓ3-↔VSÓ2+2H2Ó{\ displaystyle \ mathrm {H_ {3} O ^ {+} + HCO_ {3} ^ {-} \ leftrightarrow CO_ {2} +2 \, H_ {2} O}}

Mineralogické složení

Podle definice obsahují uhličitanové horniny více než 50% hmotnostních uhličitanů. Čisté vápence se skládají z nejméně 90% kalcitu . Hlavními dalšími složkami jsou uhličitanové minerály  (a) aragonitového typu „s, v nečistých odrůdách, dolomit a ankerit (železný dolomit) ... U typů přecházejících na detritické horniny najdeme nekarbonátové alogenní prvky : křemen , živce, slídy, jíly; najdeme také autentické minerály  : živce, glaukony, fosfáty, železné rudy “ .

Kalcit je polymorf sekundárního geologického původu uhličitanu vápenatého. Polymorf z primárně biogenního původu je aragonit (příklad aragonitu: kostra hermatypic korálů ).

Stupeň čistoty a barev

V prvním pořadí jim kalcitové mikrokrystaly dodávají bílou barvu. Různé nečistoty jí však mohou poskytnout velmi různorodé barvy (odstíny žluté, šedé, hnědé nebo dokonce černé): jíly, které mohou podle adsorpčního procesu zachycovat hydroxidy železa a oxidy železa , což poskytuje odstíny od světle okrové , žluté až červené, v závislosti na jejich úroveň oxidace a hydratace; oxidu manganu a uhlí barevné vápenec černé. Jiné nečistoty mají antagonistické účinky: některé podporují rozpouštění kalcitu (kovové prvky, chloridy), jiné zvyšují odolnost proti jeho rozpuštění (přítomnost křemenných zrn).

"Vápenec je považován za nečistý, pokud obsahuje 10 až 50% těchto nečistot." Pokud to přesáhne 50%, nemluvíme už o vápencích (nebo o pískovcích, slínech, jílovitých vápencích atd.). "

Vápenec a voda

Vápenec reaguje se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou za vzniku chloridu vápenatého , soli, která je velmi dobře rozpustná ve vodě. Tato šumivá reakce je užitečná pro geologa, který může v terénu rozpoznat vápencovou skálu, nebo pro pedologa, aby určil, že Země obsahuje volný nebo aktivní vápenec. Toto šumění charakterizuje následující acidobazickou reakci (o čemž svědčí uvolňování bublin oxidu uhličitého, které zakalují vápennou vodu ):

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

Tato reakce se často používá při výuce a praktické práci v biologii , geologii nebo chemii k prokázání rozpuštění uhličitanu vápenatého (zkušenost s odskakováním surového vajíčka, šumění vápence, šupiny, šupiny korálů a mušlí, zkušenost s křídy školáka, která pěny), přítomnost vápence v půdě.

Koncentrace vápence v pitné vodě nebo tvrdost se vyjadřuje ve „francouzském stupni“. Jeden stupeň odpovídá 4  mg / l z Ca . Neexistuje žádný regulační maximální obsah.

Přítomnost vápna ve vodě není při pití škodlivá pro zdraví, protože poskytuje doplnění vápníku a jinak nepoškozuje. Působí však škodlivě na pokožku, kterou vysušuje, a je zdrojem komplikací (podráždění, dokonce ekzémy, lupénka atd.). Pokud je voda příliš tvrdá, doporučuje se nainstalovat změkčovač vody.

Na druhou stranu příliš vysoká tvrdost může být zdrojem nepříjemností při používání ( tvorba vodního kamene , potíže s napěněním mýdla , hrubé prádlo). V tomto případě jde o vody distribuované do většiny vápencových oblastí Francie ( Pařížská pánev , Causses du Quercy , Préalpes , Pyrenejský Piemont ).

Typologie

Geologové vytvořili klasifikace založené převážně na struktuře karbonátových hornin, což často vyžaduje použití mikroskopu nebo alespoň silné lupy. Používají také praktickou nomenklaturu založenou na nejvýznamnějších charakteristikách:

• V závislosti na podílu kalcitu a dolomitu je terminologie následující: čistý vápenec (100% až 95% kalcit, dolomit maximálně 5%), magnézský vápenec (s 5 až 10% dolomitu), dolomitický vápenec (s 10 až 50% dolomit).
• V závislosti na poměru vápence a jílu: slínovitý vápenec (5 až 35% jílu), slín (35 až 65% jílu).
• V závislosti na prostředí ložiska: mořský vápenec ( pelagický až neritický ) a kontinentální vápenec (lacustrinní vápenec, fluviatiles , vápencové krusty určitých půd . V závislosti na zrnu: jemný nebo velmi jemnozrnný vápenec (mikrit, mikrokrystalický vápenec s 20 μm krystaly, litografický nebo sublitografický vápenec) nebo hrubozrnnější vápence (krystalický vápenec s krystaly> 64 nebo 100 µm, obvykle kvůli rekrystalizaci; mikrogénní vápence s krystaly 100 až 250 µm; sacharidové vápence, hrubé vápence).
• Podle struktur a textur: masivní nebo ložní vápenec, oolitický vápenec, pisolitický, štěrkovitý, tvárný, s uzlíky nebo fosfátovými nehodami, křemičitý.
• Podle důležitosti fosilií nebo jejich trosek se staví vápenec nebo vápencový útes, kde jsou organizace v životní pozici ( bioherme , biostrome ), vápencové kokosinoidy a šupiny , vápencové a bioklastické biodetritické biosparity, biomikrit ), vápencové amonity ...
• V závislosti na přítomnosti suchozemského materiálu  : písčitý, bahnitý, jílovitý vápenec s postupným průchodem k detritickým vápencovým horninám ( kalcirudity , kalcarenity ).

Vápencová transformace

Metamorfóza

• Proměněný vápenec dává mramor .

Smíšený vápenec

• Vápenec smíchaný s hlínou dává slínu .
• Přítomnost ledvin, pazourkových bank a chaille svědčí o srážení oxidu křemičitého rozpuštěného v mořské vodě, což je výsledkem diageneze pohřbených koster při tvorbě vápence.
• Vápenec smíchaný s hadím hadem je oftalicit .

Pálené vápno

Když se vápenec v kalcinačních pecích ( vápenné pece ) zahřeje na přibližně 900  ° C , získává na povrchu vzhled práškovitých kamenů - chemicky řečeno oxidu vápenatého  - tzv. Páleného vápna . Toto pálené vápno prudce reaguje s vodou za vzniku hašeného vápna nebo hydroxidu vápenatého. Vápenné suspenze ve vodě ( vápenná voda ) se šíří po stěnách (vápnění) reabsorbují CO 2 vzduch a zakryjte je vrstvou uhličitanu vápenatého.

Eroze

• Mořská eroze vápencových výchozů v Horní Normandii poskytuje duté reliéfy (dveře) a jehly.
• Rozpuštění pevných a mohutných vápenců vytváří povrchy zvláštních tvarů: lapiaz .

• Útesy Étretat ( Seine-Maritime , Francie ) jsou vyrobeny z křídy , zvláštního druhu vápence.

• Lapiaz de l'Alto de Brenas, Kantábrie , Španělsko .

Krasové modely

Podle druhu vápence je víceméně odolný a víceméně rozpustný v kyselých vodách. Tyto vápenec rozpouštění jevy, prostřednictvím cirkulace tekutiny v různých zlomenin a praskne, se nazývají kras jevy ( jeskyně , závrty , ztráty, vrtného ,  atd. ). Rozpuštěný vápenec se může v jeskyních znovu vysrážet ve formě stalaktitů a stalagmitů.

• Reliéfy Torcal de Antequera, Malaga , Španělsko .

• Formy koroze v Cueva de Palestina, Nueva Cajamarca, Rioja , San Martin , Peru .

• Stalaktity v Gardnerově střevní jeskyni, Waikato , Nový Zéland .

Použití

Vápencové kameny se používají:

V konstrukci

• jako sochařský materiál (technika přímého řezbářství );
• jako stavební kámen používaný ve stavebnictví: například kámen Caen byl používán ke stavbě mnoha náboženských budov ve středověku nebo jednoduše ke stavbě domů . Toto použití je nyní v konstrukci okrajové. Kámen je profesionální obnova historických památek;
• jako silniční materiál: makadam , štěrkové vápence, štěrk , velmi časté použití;
• jako surovina použitá při výrobě cementu;
• jako písek a kamenivo při výrobě betonu, vzácněji v asfaltových směsích, pro nejtvrdší vápence;
• jako „  blanc de Meudon  “, „  blanc d'Espagne  “, Toulouse nebo dokonce Champagne ( Troyes ).

V průmyslu

• vyrábět uhličitan sodný a chlorid vápenatý podle Solvayova procesu  ;
• jako práškové minerální plnivo v různých průmyslových výrobcích (plasty, barvy, lepidla, opakující se výrobky atd.);
• jako tavidlo při tavení skla (na písek ) a při tavení železných kovů (na vápenec );
• jako zemědělský dodatek vápníku k boji proti okyselování půdy;
• jako zdroj vápníku v krmivech pro hospodářská zvířata;
• jako dokončovací vrstva papíru (jedna tuna papíru obsahuje 250-300  kg vápence);
• jako úprava vody, kalu a domácího odpadu.

Jeden m3 pitné vody vyžaduje 50 až 200 gramů vápna, aby se vysrážely těžké kovy a kal.

V dekoraci interiéru

• vytvořit basreliéfy pomocí techniky inlaye na formování, jako u Zkamenělých fontán Saint-Nectaire
• ke krystalizaci předmětů (pokrytí těchto objektů vápencem) pomocí termominerálních zdrojů
• reprodukovat jakýkoli předmět pomocí formování , pomocí petrifikačních vah , nástroje používaného Jeanem Serre v Saint-Nectaire nebo De Vigni v Bagni San Filippo, Itálie .

Produkce ve Francii jsou

• vápencové kamenivo z lomů: 101 700 000 tun v roce 2004;
• průmyslový vápenec: 3 170 800 tun v roce 2005;
• úpravy vápníku: 1 400 000 tun v roce 2003;
• bílá z Meudonu a bílá ze Španělska (vápenec redukovaný na jemný prášek, obvykle 40 mikrometrů).

Kalcinovaný vápenec produkuje vápno, které má mnoho využití.

Republikánský kalendář

• V republikánském kalendáři je Limestone byl název přiřazen k 18 -tého  dne Nivose , 7. ledna.

Poznámky a odkazy

1. Mechanika hornin a půdy
2. André Vatan, Manuál sedimentologie , vydání TECHNIP,1967( číst online ) , s.  233-234.
3. Jean-Noël Salomon, Precis de karstologie , Presses Universitaires de Bordeaux,2006( číst online ) , s.  21-22.
4. Jean-Noël Salomon, op. cit. , str.21
5. G. Lannoy, Moje velká kniha zážitků , Chantecler,1977, str.  84.
6. „  Jak se může surové vejce odrazit?“  » , Na wikidebrouillard.org ,12. července 2014.
7. Experiment spočívá v umístění skořápky, korálů, šupin nebo křídy do sklenice naplněné octem. Všechny tyto objekty vydávají CO 2který „zakalí vápennou vodu  “.
8. Alain Foucault, Jean-François Raoult, slovník geologie , Masson,1997, str.  49.
9. „  Vykládání na lištu - Zkamenělé fontány Saint Nectaire  “ , na fontaines-petrifiantes.fr (přístup 28. října 2020 )
10. „  Objevování zkamenělých fontán Saint-Nectaire  “ na LCI (přístup 28. října 2020 )
11. „  Toskánsko, termální ráj  “ , na voyages.michelin.fr ,22. září 2017(zpřístupněno 28. října 2020 )
12. Unicem:
13. ANPEA - Národní profesní asociace hnojiv a dodatků
14. Ph. Fr. Na. Fabre d'Églantine , Zpráva podaná k národnímu shromáždění na zasedání 3. druhého měsíce druhého roku Francouzské republiky , s. 1.  22 .

• [1] , AGAR (Geologické sdružení Alès a jeho regionu)

Související články

Změkčovač vody Choin Asteroidový vápenec Shell vápence Korálový vápenec Greenbrier vápenec Vápenec Saint Louis Vápenec Sainte Geneviève Solnhofenský vápenec

Quiouský vápenec Lutetian vápenec nebo hrubý vápenec Vápencový lom Klasifikace folku Dunhamovy klasifikace Vápencový trávník Modrý kámen (vápenec) Pierre d'Euville Pierre de Jaumont Jeruzalémský kámen (vápenec) Zubní kámen ve vodě

externí odkazy

• Multidisciplinární soubor na vápenci