Le calcaire est un terme collectif pour un groupe de roches sédimentaires qui se composent d'au moins 50 pour cent de calcite, un minéral formé de carbonate de calcium. Si une partie du calcium est remplacée par du magnésium, le calcium résultant carbonate de magnésium la roche est appelée calcaire dolomitique. Le calcaire a des origines diverses et peut être précipité dans l'eau ou sécrété par des organismes marins tels que le corail; il peut également s'agir de coquilles d'organismes marins morts.
Clastique et non clastique
Il existe deux principaux types de roches sédimentaires: les roches clastiques ou détritiques - qui sont constituées de petits fragments de roche - et les non clastiques, également appelées chimiques et inorganiques. Le calcaire clastique est constitué de grains biogéniques, ou clastes, plutôt que de fragments de roche érodés, comme dans le cas des grès. Ces clastes biogènes sont des fragments de coquilles ou d'os provenant d'organismes marins morts et s'accumulent en s'enfonçant au fond de la mer ou de tout autre plan d'eau. Ils poussent également dans des environnements marins tels que les récifs coralliens. Le calcaire non clastique, comme les travertins, se forme par précipitation de cristaux de carbonate dans les eaux peu profondes et dans les eaux souterraines, ces dernières formant des stalagmites et des stalactites dans les grottes.
Altération chimique et mécanique
Le dioxyde de carbone dans l'atmosphère, ainsi que les oxydes de soufre et d'azote dans les régions urbaines et industrielles polluées, se dissolvent dans les eaux de pluie et les eaux souterraines pour former des acides faibles. Ces acides réagissent avec les carbonates du calcaire et dissolvent la roche, formant des gouffres et des grottes. Le calcaire est également soumis à l'altération mécanique, en particulier dans les climats secs, par l'action abrasive du vent transportant des fragments de roche et d'autres débris. Cette combinaison d'altération chimique et mécanique rend le calcaire très vulnérable à la détérioration lorsqu'il est exposé à l'atmosphère.
Porosité et fractures
Le calcaire formé par l'accumulation de coquilles et de matériel squelettique a une porosité initiale élevée - un terme faisant référence aux vides entre les fragments solides. Cette porosité diminue avec le compactage au fil du temps à mesure que plus de matériau est déposé et que les fragments se cimentent ensemble. L'eau acide de l'atmosphère ou du sol dissout une partie de ce matériau compacté, créant une porosité secondaire. Le mouvement de la terre au cours des temps géologiques provoque la fracture du calcaire. L'infiltration d'eau acide agrandit encore les fractures. Lorsqu'il est exposé, cet effet de dissolution apparaît à la surface sous la forme d'un réseau de fissures et de gouffres appelés karst.
Avantages et problèmes d'ingénierie
Les formations calcaires telles que les paysages, les grottes et les récifs coralliens constituent des attractions touristiques spectaculaires. Lorsqu'il est utilisé comme matériau de construction, le calcaire a un processus de vieillissement gracieux et attrayant au cours des siècles, malgré sa vulnérabilité à la détérioration. La porosité élevée et les cavités du calcaire en font un aquifère efficace pour l'approvisionnement public en eau au Texas, en Irlande et dans le monde. Cependant, les formations calcaires présentent de sérieux problèmes d'ingénierie pour la construction de routes, de tunnels et de bâtiments. Les cavités et les couches rocheuses fortement inclinées peuvent ne pas toujours être identifiées lors d'une enquête sur un chantier de construction et peuvent s'affaisser, provoquant un effondrement soudain des fondations, des bâtiments et des tunnels.