Fysieke kenmerken van kalksteen

Kalksteen is een verzamelnaam voor een groep afzettingsgesteenten die voor ten minste 50 procent uit calciet bestaan, een mineraal gevormd uit calciumcarbonaat. Als een deel van het calcium wordt vervangen door magnesium, wordt het resulterende calcium magnesiumcarbonaat gesteente wordt dolomietkalksteen genoemd. Kalksteen heeft verschillende oorsprongen en kan worden neergeslagen in water of uitgescheiden door mariene organismen zoals koraal; het kan ook bestaan ​​uit de schelpen van dode mariene organismen.

Er zijn twee hoofdtypen sedimentair gesteente: klastisch of detritaal - dat bestaat uit kleine gesteentefragmenten - en niet-klastisch, ook wel chemisch en anorganisch genoemd. Klastische kalksteen bestaat uit biogene korrels, of clasts, in plaats van geërodeerde rotsfragmenten, zoals in het geval van zandsteen. Dergelijke biogene clasts zijn schelp- of botfragmenten van dode mariene organismen en hopen zich op door te zinken naar de bodem van de zee of een ander waterlichaam. Ze groeien ook in mariene omgevingen zoals koraalriffen. Niet-klastische kalksteen, zoals travertijnen, wordt gevormd door de precipitatie van carbonaatkristallen in ondiep water en in grondwater, waarbij de laatste stalagmieten en stalactieten in grotten vormt.

Kooldioxide in de atmosfeer, samen met zwavel- en stikstofoxiden in vervuilde stedelijke en industriële regio's, lost op in regenwater en grondwater om zwakke zuren te vormen. Deze zuren reageren met carbonaten in de kalksteen en lossen het gesteente op, waardoor zinkgaten en grotten ontstaan. Kalksteen is ook onderhevig aan mechanische verwering, vooral in droge klimaten, door de schurende werking van wind die rotsfragmenten en ander puin meevoert. Deze combinatie van chemische en mechanische verwering maakt kalksteen zeer kwetsbaar voor aantasting bij blootstelling aan de atmosfeer.

Kalksteen gevormd door de opeenhoping van schelpen en skeletmateriaal heeft een hoge initiële porositeit - een term die verwijst naar de holtes tussen de vaste fragmenten. Deze porositeit neemt na verloop van tijd af met verdichting naarmate meer materiaal wordt afgezet en fragmenten cement samen. Zuur water uit de atmosfeer of de grond lost een deel van dit verdichte materiaal op, waardoor een secundaire porositeit ontstaat. De beweging van de aarde in de loop van de geologische tijd zorgt ervoor dat de kalksteen breekt. Het binnendringen van zuur water vergroot de breuken verder. Bij blootstelling verschijnt dit oplossende effect aan het oppervlak als een netwerk van scheuren en zinkgaten, karst genaamd.

Kalksteenformaties zoals landschappen, grotten en koraalriffen zorgen voor spectaculaire toeristische attracties. Wanneer gebruikt als bouwmateriaal, heeft kalksteen een gracieus en aantrekkelijk verouderingsproces door de eeuwen heen, ondanks zijn kwetsbaarheid voor bederf. De hoge porositeit en holtes van kalksteen maken het een efficiënte watervoerende laag voor openbare watervoorzieningen in Texas, Ierland en wereldwijd. Kalksteenformaties brengen echter ernstige technische problemen met zich mee voor de constructie van wegen, tunnels en gebouwen. Holten en steil hellende rotslagen worden niet altijd opgemerkt tijdens een bouwplaatsonderzoek en kunnen verzakken, waardoor funderingen, gebouwen en tunnels plotseling instorten.