Kireç taşı

Kireç taşı genellikle mercan, foraminifera ve yumuşakçalar gibi deniz canlılarının iskelet parçalarından oluşan bir karbonat tortul kayaçtır. Başlıca maddeleri kalsiyum karbonatın farklı kristal formları olan kalsit ve aragonit minerallerdir (). Yakından ilişkili bir kaya, yüksek oranda mineral dolomit () içeren dolomittir. Eski USGS yayınlarında, dolomit magnezyum kireç taşı olarak anılırdı, artık magnezyum eksikliği olan dolomitler veya magnezyum açısından zengin kalkerler olarak ayrılmıştır.

Tortul kayaçların yaklaşık %10'u kireç taşlarıdır. Kireç taşının suda çözünürlüğü ve zayıf asit çözeltileri, suyun kireç taşını binlerce yıldan milyonlarca yıla kadar aşındırdığı karst manzaralarına yol açar. Mağara sistemlerinin çoğu kireç taşı ana kayadan geçer.

Kireç taşı çok sayıda kullanıma sahiptir: bir yapı malzemesi olarak, betonun temel bir bileşeni (Portland çimentosu), yolların yapımında katkı maddesi, diş macunu veya boyalar gibi ürünlerde beyaz pigment veya dolgu maddesi, kireç üretimi için kimyasal bir ham madde olarak, toprak düzenleyici olarak ve kaya bahçelerine popüler bir dekoratif katkı olarak kullanılmaktadır.

Diğer tortul kayaçların çoğu gibi, kalkerlerin çoğu tanelerden oluşur. Kireç taşındaki tanelerin çoğu mercan veya foraminifera gibi deniz canlılarının iskelet parçalarıdır. Bu organizmalar aragonit veya kalsitten oluşan kabuklar salgılarlar ve öldüklerinde bu kabukları geride bırakırlar. Kireç taşlarını oluşturan diğer karbonat taneleri ooidler, peloidler, intraklastlar ve ekstraklastlardır.

Kireç taşı genellikle chert (chalcedony) çakmaktaşı, jasper vb) veya silis (sünger spiküller, diatomlar, radyolarialar) ve traverten (kalsit ve aragonit bir çökelti) şeklinde değişken miktarlarda silika içerir. İkincil kalsit, aşırı doymuş meteorik sularla (malzemeyi mağaralarda çöktüren yeraltı suyu) biriktirilebilir. Bu, dikitler ve sarkıtlar gibi speleothemler (sudaki minerallerin birikmesi ile bir mağarada oluşan bir yapı) üretir. Kalsit tarafından alınan bir başka form, granül (oolit) görünümü ile tanınabilen oolitik kalkerdir.

Kireç taşındaki kalsitin birincil kaynağı en yaygın olarak deniz organizmalarıdır. Bu organizmaların bazıları geçmiş nesillere dayanan resif olarak bilinen kaya höyükleri inşa edebilir. Yaklaşık 3.000 metrenin altında, su basıncı ve sıcaklık koşulları kalsitin çözünmesinin doğrusal olmayan şekilde artmasına neden olur, bu nedenle kireç taşı tipik olarak daha derin sularda oluşmaz. Kireç taşları ayrıca göllerde ve evaporit biriktirme ortamlarındada oluşabilir.

Kalsit, su sıcaklığı, pH ve çözünmüş iyon konsantrasyonları gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak yeraltı suyu ile çözülebilir veya çöktürülebilir. Kalsit, sıcaklık arttıkça suda daha az çözünür hale geldiği retrograd çözünürlük adı verilen alışılmadık bir özellik sergiler.

Kirlilikler (kil, kum, organik kalıntılar, demir oksit ve diğer malzemeler gibi) kireç taşlarının özellikle yıpranmış yüzeylerde farklı renkler göstermesine neden olur.

Kireç taşı, oluşum yöntemine bağlı olarak kristalli, kırıntılı, taneli veya masif olabilir. Kalsit, kuvars, dolomit veya barit kristalleri kayada küçük boşluklar oluşturabilir. Yağış koşulları doğru olduğunda, kalsit, mevcut kaya tanelerini bir araya getiren mineral kaplamalar oluşturur veya kırıkları doldurabilir.

Traverten, özellikle şelalelerin olduğu ve sıcak veya soğuk kaynakların bulunduğu yerlerde, akıntılar boyunca oluşan şeritli, kompakt bir kalker çeşididir. Kalsiyum karbonat, suyun buharlaşmasının kalsitin kimyasal bileşenleri ile aşırı doymuş bir çözelti bıraktığı yerde birikir. Şelalelerin yakınında gözenekli veya hücresel bir traverten çeşidi olan tüf bulunur. Coquina, mercan veya kabuk parçalarından oluşan zayıf konsolide bir kalkerdir.

İki büyük sınıflandırma şeması, Folk (Robert L. Folk) ve Dunham (Robert J. Dunham), birlikte kireç taşı olarak bilinen karbonat kayaçlarının türlerini tanımlamak için kullanılır.

Robert L. Folk, karbonat kayaçlarında tanelerin ve interstisyel materyalin ayrıntılı bileşimine öncelik veren bir sınıflandırma sistemi geliştirdi. Kompozisyona dayanarak, üç ana bileşen vardır: allochems (taneler), matris (çoğunlukla mikrit) ve çimento (sparit). Folk sistemi iki bölümlü isimler kullanır; birincisi tanecikleri, ikincisi kökü ifade eder. Folk şemasını kullanırken petrografik bir mikroskop kullanmak yararlıdır, çünkü her bir numunede bulunan bileşenleri belirlemek daha kolaydır.

Dunham şeması çökelme dokularına odaklanır. Her isim kireç taşını oluşturan tanelerin dokusuna dayanır. Robert J. Dunham, kireç taşı sistemini 1962'de yayınladı; karbonat kayalarının çökelme dokusuna odaklanır. Dunham, daha kaba kırıntılı partiküllerin nispi oranlarına dayanarak kayaları dört ana gruba ayırır. Dunham isimleri esasen kaya aileleri içindir. Çalışmaları, tanelerin orijinal olarak karşılıklı temas halinde olup olmadığını ve bu nedenle kendi kendini destekleyip desteklemediğini veya kayanın çerçeve yapıcılar ve alg matlarının varlığı ile karakterize olup olmadığını değerlendirir. Folk planının aksine, Dunham kayanın orijinal gözenekliliğiyle ilgilenir. Dunham şeması el numuneleri için daha kullanışlıdır, çünkü numunedeki tanelere değil dokuya dayanır.

Kireç taşı, özellikle asitte kısmen çözünür ve bu nedenle birçok erozyonel toprak formu oluşturur. Bunlar arasında kireçtaşı kaplamaları, çukur delikleri, cenotlar (altındaki yeraltı suyunu açığa çıkaran kireç taşı anakayasının çökmesinden kaynaklanan doğal bir çukur veya düdendir.), mağaralar ve geçitler bulunmaktadır. Bu tür erozyon manzaraları karst olarak bilinir. Kireç taşı çoğu magmatik kayaçtan daha az dirençlidir, ancak diğer tortul kayaçlardan daha dayanıklıdır. Bu nedenle genellikle tepeler ve arazilerle ilişkilidir ve diğer tortul kayaçlara, tipik olarak killere sahip bölgelerde görülür.

Karst topografisi ve mağaraları, seyreltik asidik yeraltı sularındaki çözünürlükleri nedeniyle kalker kayaçlarında gelişir. Kireç taşının suda çözünürlüğü ve zayıf asit çözeltileri karstik manzaralara yol açar. Kireç taşı ana kayasının üstündeki bölgelerde, yüzey suyu kireç taşındaki derzlerden kolayca aşağıya doğru aktığı için daha az görünür yer üstü kaynağa (gölet ve akarsu) sahip olma eğilimindedir. Topraktan yavaş yavaş (binlerce veya milyonlarca yıl boyunca)  su ve organik asit boşaltılırken bu çatlakları genişletir, kalsiyum karbonatı eriterek çözelti içinde taşır. Çoğu mağara sistemi kireç taşı ana kayasındandır. Yeraltı suyunun soğutulması veya farklı yeraltı sularının karıştırılması da mağara oluşumu için uygun koşullar yaratacaktır.

Kıyı kalkerleri genellikle kayaya çeşitli yollarla giren organizmalar tarafından aşınır. Bu işleme biyoerozyon denir. En çok tropik bölgelerde görülür ve fosil kayıtları boyunca bilinir (bkz. Taylor ve Wilson, 2003).

Kireç taşı bantları Dünya yüzeyinde genellikle muhteşem kayalık çıkıntılarında ve adalarda ortaya çıkar. Örneğin Cebelitarık Kayası, İrlanda, Clare, kontluğunda bulunan Burren; Fransa'daki Verdon Boğazı; Kuzey Yorkshire'daki Malham Koyu ve Wight Adası, İngiltere; Galler'deki Büyük Orme; İsveç Gotland adası yakınlarındaki Fårö, Kanada / ABD'deki Niagara Escarpment, Utah'daki Notch Peak, Vietnam'daki Ha Long Bay Ulusal Parkı ve Çin'deki Lijiang Nehri ve Guilin şehri çevresindeki tepelerde.

Florida'nın güney kıyılarındaki adalar olan Florida Keys, esas olarak oolitik kireç taşından ve mercan resiflerinin karbonat iskeletlerinden oluşur ve deniz seviyesinin şu andan daha yüksek olduğu buzullar arası dönemlerde bölgede gelişmiştir.

Alvarlar (Kireç taşı Ovası) üzerinde eşsiz habitatlar, ince toprak örtülerle son derece düz bir kalker genişliğinde bulunur. Avrupa'daki en büyük genişlik İsveç'in Öland adasındaki Stora Alvaret'tir. Çok kalker içeren bir başka alan İsveç'in Gotland adasıdır. Kuzeybatı Avrupa'daki Saint Peter Dağı (Belçika / Hollanda) gibi büyük taş ocakları yüz kilometreden fazla uzanıyor.

Türkiye’de kireç taşı çok yaygın bir kayaçtır. Türkiye'nin yaklaşık beşte birini bu araziler kaplar. Bu nedenle karstik aşınım ve birikim şekillerine her yerde rastlanır. Türkiye’nin en geniş karstik alanı olan Toros Dağları Bölgesidir. Bölge içinde bir kısmı turizme açılmış olan çok sayıda mağara bulunmaktadır. Ayrıca Türkiye genelinde oluşan yer şekilleri lapya, dolin, obruk, mağara, traverten, sarkıt, dikit, sütun gibi şekillerdir.

Türkiye’nin güneyinde Taşeli platosunda lapyalara, Bolkar Dağları, Aladağlar, Göller Yöresi ve Karaman’ın güneyinde dolinlere, özellikle iç Anadolu bölgesinde Konya yöresinde ve Mersin’de Cennet Cehennem olarak bilinen Obruklara, birçok bölgede mağaralara, sarkıt, dikit, sütun oluşumlarına Denizli’de Traverten oluşumlarına rastlanılır.

Kireç taşı mimaride, özellikle Avrupa ve Kuzey Amerika'da çok yaygındır. Mısır'ın Giza kentindeki Büyük Piramit ve bulunduğu kompleksi de dahil olmak üzere dünyadaki birçok simge kireç taşından yapılmıştır. Kanada, Ontario, Kingston'daki pek çok bina, 'Kireç taşı Şehri' lakaplı olarak inşa edildi ve yapılmaya devam ediyor.

Malta adasında, Globigerina kireç taşı olarak adlandırılan çeşitli kireç taşları, uzun süredir mevcut olan tek yapı malzemesiydi ve hala her türlü bina ve heykelde çok sık kullanılıyor. Kireç taşı kolayca temin edilebilir, bloklar halinde kesilebilir veya daha ayrıntılı oymayla işlenmesi nispeten kolaydır.

Eski Amerikalı heykeltıraşlar kireç taşına değer verirdi, çünkü çalışması kolay ve ince detaylar için iyi bir malzemeydi. Geç Preklasik döneme (MÖ 200-100) kadar geri dönersek, Maya uygarlığı (Antik Meksika) bu mükemmel oyma özellikleri nedeniyle kireç taşı kullanarak rafine heykeller yarattı. Maya; kutsal binalarının (lento olarak bilinir) tavanlarını dekore eder ve duvarları oymalı kireç taşı panellerle kaplardı. Bu heykellere oyulmuş siyasi ve sosyal hikâyeler vardı ve bu da kralın mesajlarını halkına iletmesine yardımcı oldu.

Kireç taşı uzun ömürlüdür ve dış etkilere maruz kalmaya iyi dayanır, bu da birçok kireç taşı kalıntısının neden hayatta kaldığını açıklar. Bununla birlikte, çok ağırdır, yüksek binalar için pratik değildir ve bir yapı malzemesi olarak nispeten pahalıdır.

Kireç taşı en çok 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın başlarında popülerdi. Tren istasyonları, bankalar ve o döneme ait diğer yapılar normalde kireç taşından yapılmıştır. Bazı gökdelenlerde cephe olarak kullanılır, ancak katı bloklar yerine sadece kaplama için ince plakalarda kullanılır. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Indiana, özellikle Bloomington bölgesinde bulunan taş ocağı, uzun zamandır Indiana kireç taşı adı ile anılan yüksek kaliteli kireç taşının kaynağı olmuştur. Londra'daki birçok ünlü bina Portland kireç taşından inşa edilmiştir.

Kireç taşı aynı zamanda Orta Çağ'da kullanıldığı alanlarda çok popüler bir yapı taşıydı, çünkü sert, dayanıklı ve kolayca erişilebilir yüzeylerde ortaya çıkar. Avrupa'daki birçok Orta Çağ kilisesi ve kalesi kalkerden yapılmıştır. Bira taşı, güney İngiltere'deki orta çağ binaları için popüler bir kalker türüdür.

Kireç taşı ve (daha az ölçüde) mermer, asit çözeltilerine karşı reaktiftir ve asit yağmurunun etkileri bu taştan yapılan eserlerin korunması için önemli bir problem meydana getirir. Birçok kireç taşı heykeli ve bina yüzeyi asit yağmuru nedeniyle ciddi hasara uğramıştır. Aynı şekilde, pH tamponlama maddesi olarak görev yapan asit yağmuruna karşı hassas gölleri korumak için kireç taşı çakıl kullanılmıştır. Asit bazlı temizlik kimyasalları da sadece nötr veya hafif alkali bazlı bir temizleyici ile temizlenmesi gereken kireç taşını aşındırır.

Portland çimento ve beton yapımında ham madde komponenti; Sönmemiş kireç (kalsiyum oksit), sönmüş kireç (kalsiyum hidroksit), çimento ve harç üretimi için ham maddedir.

Asitli toprakların rehabilitasyonunda pH dengeleyicisi; Toz haline getirilmiş kireç taşı, asidik toprakları (tarımsal kireç) nötralize etmek için toprak düzenleyici olarak kullanılır.

Boru korozyonunu önlemek ve temel besin seviyelerini eski haline getirmek için arıtılmış suyun alkalinitesini yeniden mineralize etmek ve arttırmak için kullanılabilir.

İş Sağlığı ve Güvenliği İdaresi (OSHA) 8 saatlik bir çalışma günü boyunca iş yerinde kireç taşı maruziyeti için 15 mg / m³ toplam maruz kalma ve 5 mg / m³ solunum maruziyeti için yasal sınır (izin verilen maruz kalma sınırı) belirlemiştir. Ulusal İş Sağlığı ve Güvenliği Enstitüsü (NIOSH) 8 saatlik bir iş günü için önerilen maruziyet sınırını (REL) toplam 10 mg / m³ ve 5 mg / m³ solunum maruziyeti olarak belirlemiştir.

Gözenekli ve geçirgen bir malzeme olduğu için grafiti yıpranmış kireç taşından çıkarmak zordur. Yüzey kırılgandır, bu nedenle olağan aşınma yöntemleri "ciddi yüzey kaybı" riskini taşır. Aside duyarlı bir taş olduğu için bazı temizlik maddeleri olumsuz etkilerden dolayı kullanılamaz.