Calcare

Robert J. Dunham ha pubblicato il suo sistema per calcare nel 1962. Si concentra sul tessuto deposizionale delle rocce carbonatiche. Dunham divide le rocce in quattro gruppi principali in base a proporzioni relative di particelle clastiche più grossolane, in base a criteri come se i grani fossero originariamente in contatto reciproco, e quindi autoportanti, o se la roccia sia caratterizzata dalla presenza di costruttori di telai e stuoie di alghe.

Circa il 10% di tutte le rocce sedimentarie sono calcari. Il calcare è parzialmente solubile, soprattutto in acido, e quindi forma molte forme di terreno erosivo. Questi includono pavimenti in pietra calcarea, buche, cenotes, grotte e gole. Tali paesaggi di erosione sono noti come carsici. Il calcare è meno resistente della maggior parte delle rocce ignee, ma più resistente della maggior parte delle altre rocce sedimentarie. È quindi solitamente associato a colline e pianure e si trova in regioni con altre rocce sedimentarie, tipicamente argille. La topografia carsica e le grotte si sviluppano nelle rocce calcaree a causa della loro solubilità in acque sotterranee acide diluite. La solubilità del calcare in acqua e soluzioni acide deboli porta a paesaggi carsici. Le regioni sovrastanti il substrato roccioso calcareo tendono ad avere meno sorgenti in superficie visibili (stagni e corsi d'acqua), poiché l'acqua superficiale defluisce facilmente verso il basso attraverso i giunti nel calcare. Durante il drenaggio, l'acqua e l'acido organico dal terreno lentamente (nel corso di migliaia o milioni di anni) allargano queste crepe, sciogliendo il carbonato di calcio e portandolo via in soluzione. La maggior parte dei sistemi di grotte attraversa la roccia calcarea. Anche il raffreddamento delle acque sotterranee o la miscelazione di diverse acque sotterranee creerà condizioni adatte alla formazione di grotte. I calcari costieri sono spesso erosi da organismi che hanno penetrato nella roccia con vari mezzi. Questo processo è noto come bioerosione. È più comune ai tropici ed è noto in tutta la documentazione sui fossili (vedere Taylor e Wilson, 2003). Bande di calcare emergono dalla superficie terrestre in affioramenti rocciosi e isole spesso spettacolari. Gli esempi includono la Rocca di Gibilterra, il Burren nella contea di Clare, in Irlanda; le Gole del Verdon in Francia; Malham Cove nel North Yorkshire e l'isola di Wight, in Inghilterra; il Great Orme in Galles; a Fårö vicino all'isola svedese di Gotland, alla scarpata del Niagara in Canada / Stati Uniti, al Notch Peak nello Utah, al Parco nazionale di Ha Long Bay in Vietnam e alle colline intorno al fiume Lijiang e alla città di Guilin in Cina. Le Florida Keys, isole al largo della costa meridionale della Florida, sono composte principalmente da calcare oolitico (le Lower Keys) e gli scheletri carbonatici delle barriere coralline (le Upper Keys), che prosperavano nell'area durante i periodi interglaciali quando il livello del mare era più alto di in questo momento. Habitat unici si trovano sugli alvars, distese calcaree estremamente pianeggianti con sottili mantelli di suolo. La più grande distesa di questo tipo in Europa è la Stora Alvaret sull'isola di Öland, in Svezia. Un'altra area con grandi quantità di calcare è l'isola di Gotland, in Svezia. Enormi cave nell'Europa nord-occidentale, come quelle di Mount Saint Peter (Belgio / Paesi Bassi), si estendono per più di cento chilometri. La più grande cava di calcare del mondo si trova presso la Michigan Limestone and Chemical Company a Rogers City, nel Michigan.

La solubilità del carbonato di calcio (CaCO3) è controllata in gran parte dalla pressione parziale dell'anidride carbonica (CO2) nell'acqua. Questo è riassunto nella reazione:

CaCO3 + H2O + CO2 → Ca2 + (aq) + 2 HCO3−

Aumenti di temperatura o diminuzioni di pressione tendono a ridurre la pressione parziale di CO2 e precipitano CaCO3. La riduzione della salinità riduce anche la solubilità del CaCO3, di diversi ordini di grandezza per l'acqua dolce rispetto all'acqua di mare.

Le acque vicine alla superficie degli oceani terrestri sono sovrasaturate con CaCO3 di un fattore superiore a sei. L'incapacità di CaCO3 di precipitare fuori da queste acque è probabilmente dovuta all'interferenza degli ioni magnesio disciolti con la nucleazione dei cristalli di calcite, il primo passo necessario nella precipitazione. Sebbene gli ooidi possano formarsi attraverso processi puramente inorganici, la maggior parte della precipitazione di CaCO3 negli oceani è il risultato dell'attività biologica. Molto di questo avviene su piattaforme di carbonato.

Come la maggior parte delle altre rocce sedimentarie, il calcare più calcare è composto da grani. La maggior parte dei grani nel calcare sono frammenti scheletrici di organismi marini come il corallo o i foraminiferi. Questi organismi secernono gusci di aragonite o calcite e lasciano questi gusci dietro quando muoiono. Altri granuli di carbonato che compongono i calcari sono ooidi, peloidi, intraclasti ed extraclasti. Calcare spesso contiene quantità variabili di silice sotto forma di selce (calcedonio, selce, diaspro, ecc.) o frammento scheletrico siliceo (spicole, diatomee, radiolari) e travertino (un precipitato di calcite e aragonite).

Calcare ha numerosi usi: come materiale da costruzione, componente essenziale del calcestruzzo (cemento Portland), come aggregato per la base di strade, come pigmento bianco o riempitivo in prodotti come dentifricio o vernici, come materia prima chimica per la produzione di calce, come ammendante del suolo e come aggiunta decorativa popolare ai giardini rocciosi.