Calcaire

Lescalcairessont desroches sédimentaires, tout comme lesgrèsou lesgypses, facilementsolublesdans l'eau(voirkarst), composées majoritairement decarbonate de calciumCaCO3, mais aussi decarbonate de magnésiumMgCO3. Cesroches carbonatéesont une grande importance du point de vue géologique et économique.
C'est enFrance, enSuisseet enBelgique, la roche la plus courante qui compose autant des montagnes (Alpes,Jura,Pyrénées) que des plaines (Champagne), bassins (Bassin parisien) ou des plateaux (Jura, Larzac, Poitou-Charentes). Le calcaire est reconnaissable par sa teinte blanche et généralement la présence defossiles.
Il se forme par accumulation, principalement au fond des mers, mais parfois en milieu lacustre, à partir descoquillagesetsquelettesdesmicro-algueset animaux marins. Il se forme aussi parprécipitationen milieu continental.
Lecarbonate de calciumse forme dans lesmilieux aquatiques(le plus souvent dans l'eau de mer). Il résulte de la précipitation d'ions dissous. Cette précipitation suit la réaction :
Cette précipitation est facilitée par les organismes à coquille ou carapace (mollusques,oursins,coraux, algues planctoniques,etc.), par la respiration des êtres vivants, ou par le brusque dégazage des eaux.
Les calcaires peuvent se former en milieu continental (tufière, stalactites, stalagmites), lacustre, ou (le plus souvent) en milieu océanique.
Il existe plusieurs modes de formation des roches calcaires, ou roches carbonatées :
Pour des usages dans le bâtiment et les travaux publics, les caractéristiques mécaniques des calcaires sont importantes, d'autant que très variables. Les calcaires peuvent être différemment adaptés selon les usages auxquels ils sont destinés (il n'y a aucune commune mesure entre unmarbreet unecraie). On les soumet à divers essais : la résistance à l'usure par frottement mesurée par l'essai Micro-Devalen présence d'eau et l'essai de résistance aux chocs (aptitude à se casser) par l'essai Los Angeles. Les pierres calcaires sont souvent de couleur blanche.
Le calcaire peut être identifié car il peut être attaqué par lesacidestels que l'acide chlorhydriqueen solution, l'acide éthanoïqueou acétique contenu dans levinaigreou encore par l'acide tartrique (il forme alors dutartrate de calciumet du CO2). L'hydrogénocarbonateétant unebase, il réagit avec l'acide chlorhydrique en solution selon l'équation :
Par définition les roches carbonatées contiennent plus de 50 % de carbonates en poids. Les calcaires purs sont composés d'au moins 90 % decalcite. Les principaux autres constituants sont lesminéraux carbonatésde typearagonite« avec, dans les variétés impures, ladolomiteet l'ankérite(dolomite ferreuse)… Dans les types passant auxroches détritiques, on trouve des élémentsallogènesnon carbonatés : quartz, feldspaths, micas, argiles ; on peut trouver aussi des minérauxauthigènes: feldspaths, glauconie, phosphates, minerais de fer».
Lacalciteest lepolymorphed'origine secondairement géologique du carbonate de calcium. Lepolymorphed'origine primairementbiogéniqueest l'aragonite(exemple d'aragonite : le squelette descoraux hermatypiques).
Au premier ordre, les microcristaux de calcite leur donnent une couleur blanche. Diverses impuretés peuvent néanmoins lui conférer des couleurs très diverses (teintes de jaune, gris, brun ou même noir) : les argiles qui peuvent piéger deshydroxydes de feretoxydes de ferselon le processus d'adsorption, donnant des teintes allant de l'ocreclair, au jaune jusqu'au rouge, suivant leur niveau d'oxydation et d'hydratation ; lesoxydes de manganèseet lescharbons de boiscolorent les calcaires en noir. D'autres impuretés ont des effets antagonistes : certaines favorisent la dissolution de la calcite (éléments métalliques, chlorures), d'autres augmentent la résistance à sa dissolution (présence de grains de quartz).
« Les calcaires sont considérés comme impurs lorsqu'ils contiennent de 10 à 50 % de ces impuretés. Si cela dépasse 50 % on ne parle plus de calcaires (ou alors de calcaires gréseux, marneux, argileux,etc.) ».
L'action d'unacidesur le calcaire conduit à la formation d'un dégagement de dioxyde de carbone. Cette réaction effervescente est utile augéologuequi peut, sur le terrain, reconnaître une roche calcaire ou au pédologue pour déterminer qu'une terre contient du calcaire libre ou actif. Cette effervescence est modélisée par laréactionacido-basiquesuivante (mise en évidence par le dégagement de bulle de dioxyde de carbone qui trouble l'eau de chaux):
Cette transformation chimique est fréquemment utilisée dans les cours et travaux pratiques debiologie, degéologieou dechimiepour mettre en évidence la dissolution decarbonate de calcium(expérience de l'œuf cru qui rebondit, effervescence du calcaire, des coquillages, du corail et des écailles de moules, expérience du bâton de craie d'écolier qui mousse), la présence de calcaire dans un sol.
La concentration en ions calcium (et magnésium) dans l'eau potableouduretés'exprime en « degré français ». Un degré correspond à4mg/ldeCa. Il n'y a pas de teneur maximum réglementaire.
La présence de calcaire dans l'eau ne présente pas d'inconvénient pour la santé lorsqu'on la boit, en ce sens qu'il apporte une supplémentation en calcium et ne cause par ailleurs pas de dommage. Cependant, il a un effet néfaste sur la peau, qu'il assèche, et constitue une source de complications (irritations, voire eczéma, psoriasis,etc.). De plus, une dureté trop élevée peut être source de désagréments à l'usage (entartrage, difficulté à faire mousser lesavon, linge rêche). Il est possible de baisser cette dureté de l'eau avec un adoucisseur d'eau ou une station de traitement de l'eau. Les eaux distribuées dans la plupart des régions calcaires de France sont dans ce cas (Bassin parisien,Causses du Quercy,Préalpes,Piémont pyrénéen).
Les géologues ont créé des classifications fondées surtout sur la structure des roches carbonatées, ce qui nécessite souvent l’emploi du microscope, ou au moins d’une forte loupe. Ils utilisent aussi une nomenclature pratique fondée sur les caractères les plus marquants:
Lorsque le calcaire est chauffé aux environs de900°Cdans desfours à calcination(fours à chaux), il prend l'apparence de pierres pulvérulentes en surface — chimiquement parlant de l'oxyde de calcium— appeléeschaux vive. Cette chaux vive réagit vigoureusement avec l'eau pour produire la chaux éteinte ou hydroxyde de calcium. Des suspensions de chaux dans l'eau (eau de chaux) répandues sur les murs (chaulage) réabsorbent le CO2de l'air et les couvrent d'une couche de carbonate de calcium.
Selon le type de calcaire, celui-ci est plus ou moins résistant et plus ou moins soluble dans les eaux acides. Ces phénomènes de dissolution des calcaires,viacirculation des fluides dans les diverses fractures et cassures, sont appelés phénomèneskarstiques(grottes,dolines, pertes,aven,etc.). Le calcaire ainsi dissous peut se reprécipiter sous forme de stalactites et stalagmites dans les grottes.
Les roches de calcaires sont utilisées :
Unmd'eau potable demande de 50 à 200gde chaux afin de précipiter les métaux lourds et les boues.
Il s'agit :
Le calcaire calciné produit de lachauxdont les usages sont multiples.