Calcare

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Calcare
Dachsteinkalk con fossili di bivalvi (probabilmente Conchodon infraliasicus) Totes Gebirge, Austria
Categoria	roccia sedimentaria

Il calcare è una roccia sedimentaria il cui componente principale è rappresentato dal minerale calcite. I giacimenti di calcare, quindi il minerale stesso, sono più o meno compenetrati da impurità argillose o quarzitiche. La calcite è un minerale spesso accoppiato alla dolomite.

Descrizione

Il calcare è una roccia sedimentaria, come tale la sua composizione è sempre molto varia in funzione delle condizioni di formazione, in base alle quali le rocce sedimentarie si suddividono in tre grandi gruppi:

• sedimenti chimici
• sedimenti organogeni
• sedimenti clastici

La parte prevalente delle rocce calcaree va inclusa nei sedimenti organogeni; una parte minore si è formata per precipitazione da soluzioni acquose soprassature come sedimenti chimici. Infine, possono anche formarsi sedimenti calcarei clastici, qualora le rocce, formatesi originariamente per via chimica o organogena, vengano distrutte fisicamente e poi ricomposte in altro luogo.

Le rocce calcaree partecipano solo per circa lo 0,25% alla formazione della crosta terrestre, ma rappresentano il terzo tipo di roccia sedimentaria più recente dopo gli scisti argillosi e le arenarie.

Fra i numerosissimi utilizzi del calcare vi è quello, in pezzatura e miscela diverse come pietrame, pietrisco e sabbia per le costruzioni stradali e di calcestruzzo nell'industria dell'acciaio, della chimica e del cemento.

Origine del calcare

Origine chimica

Determinante per la formazione chimica del calcare è il prodotto di soluzione del CaCO₃

(1) [Ca²⁺] · [CO₃^2-] = L = 4,9·10^-9

e gli stadi di dissociazione dell'acido carbonico:

(2) [H⁺] · [HCO₃^-]/[H₂CO₃] = K₁ = 1,72·10^-4

(3) [H⁺] · [CO₃^2-]/[HCO₃^-] = K₂ =4,84·10^-11

Alla diminuzione della concentrazione degli ioni di idrogeno, risulta aumentata secondo l'equazione (2) la concentrazione degli ioni di bicarbonato e secondo la (3) la concentrazione degli ioni di carbonato. Si perviene in tal modo alla precipitazione dovuta al superamento per eccesso del prodotto di solubilità del carbonato di calcio. Un aumento della concentrazione degli ioni di idrogeno porta invece a una diminuzione della concentrazione di ioni di carbonato secondo l'equazione (3) e quindi a un superamento per difetto del prodotto di solubilità del carbonato di calcio, ossia a una soluzione rinforzata del carbonato di calcio. Le reazioni che si sviluppano alla formazione della calcite si possono riprodurre nel seguente schema di reazione:

$H_2O+CO_2 \leftrightarrows H_2CO_3 \leftrightarrows H^+ + HCO_3^- \leftrightarrows 2H^+ CO_3^{2-}$

$CaCO_3 + H^+ + HCO_3^- \leftrightarrows Ca(HCO_3)_2 \leftrightarrows Ca^{2+} + 2HCO_3^-$

Origine organogena

Calcare (boundstone) prevalentemente formato da fossili di bivalvi Gryphea Giurassici, Normandia

Coccosfera di Coccolithus pelagicus

La formazione organogena del calcare deriva dal fatto che molti esseri viventi sono dotati di un guscio o scheletro calcareo. Dopo la morte di tali organismi, i resti dopo un percorso più o meno lungo vanno a fondo, deponendosi sul fondale marino. Dopo la decomposizione delle parti molli, le parti mineralizzate formano sedimenti che ricoprono aree sovente di notevole estensione. Ad esempio, le melme a globigerina coprono oggi il 37,4% del fondo del mare, che corrisponde al 25,2% dell'intera superficie terrestre.

Tra gli esempi fossili, le rocce calcaree del Muschelkalk ("calcare conchigliare" del Triassico della Germania) sono costituite in gran parte da resti di conchiglie di molluschi.

Esistono anche organismi che contribuiscono attivamente alla costruzione di strutture mineralizzate, come ad esempio i coralli, e danno luogo a vere e proprie scogliere organogene. In questo caso gli organismi vivi crescono sugli scheletri delle generazioni precedenti, formando con le loro strutture un intreccio nel quale i vuoti vengono progressivamente colmati da cementi e/o da sedimento. Un classico esempio di quest'ultimo tipo di organismi dal passato geologico sono le Rudiste, bivalvi vissuti nel Cretaceo che potevano dare luogo a biocostruzioni di notevole estensione.

Recenti studi hanno suggerito per i sedimenti marini una ulteriore sorgente di carbonato di calcio: i pesci teleostei, ossia i pesci con scheletro osseo. Questi sono in grado di produrre grandi quantità di carbonato di calcio nei loro intestini come una risposta osmoregolatrice alla continua ingestione di acqua di mare, ricca in calcio e magnesio, espulsi come rifiuti. Questo carbonato di calcio, più ricco in magnesio rispetto a quello planctonico, e quindi più solubile, viene stimato che possa costituire dal 3% al 15% della produzione totale di carbonato oceanico e contribuire fino a un quarto del bilancio del carbonato di calcio di origine marina; questi dati potrebbero spiegare l'abbondante distribuzione di carbonato nei primi 1000 metri superiori delle masse d'acqua marine.

Classificazione degli organismi che formano il calcare

• Piante
  • Alghe verdi calcaree fisse al substrato: litotammi, halimeda, etc., in cui il calcare viene fissato nei tessuti rendendoli immangiabili per gli animali erbivori. Solitamente queste alghe si trovano entro ambienti di scogliera
  • Alghe calcificate planctoniche (galleggianti passivamente): coccolitoforidi di dimensioni microscopiche

• Animali
  • bentonici: coralli, spugne calcaree, foraminiferi, briozoi, brachiopodi, echinodermi, molluschi, vermi, crostacei
  • planctonici: foraminiferi, pteropodi
  • nectonici (galleggianti attivamente): crostacei (trilobiti, ostracodi), pesci ossei

Formazione clastica del calcare

Le rocce calcaree clastiche si producono per disgregazione e spostamento di agglomerati di CaCO₃ formatisi come spiegato nei paragrafi precedenti e già consolidati. Sono suddivise secondo granulometrie.

Diagenesi dei sedimenti calcarei

Sugli ammassi di materie calcitiche agiscono elevate pressioni e varie condizioni di temperatura; anche i processi chimici proseguono. I sedimenti calcarei dapprima spesso agglomerati sciolti si convertono quindi in roccia compatta.

In base alla loro conformazione si possono distinguere le seguenti varietà di calcare:

• Marmo: Roccia calcarea prevalentemente a grana grossa, formatasi per metamorfismo di altre rocce calcaree.
• Dolomia: Roccia calcarea di origine chimico organogena.
• Calcare oolitico: Costituito da aggregati sferici (ooliti) o ovoidali a struttura concentrica.
• Calcare nummulitico: calcare con abbondante presenza di nummuliti.
• Calcare compatto: Generalmente di origine organogena presenta una rottura da concoide, scheggiosa e le colorazioni più diverse. La struttura è a strati e banchi, oppure massiccia. Spesso presentano impurità come argilla, silice etc...
• Calcare stratificato: Calcari compatti, spesso a stratificazioni fini, in parte a struttura agatata come si ritrova nell'alabastro orientale proveniente dall'Egitto o nel marmo d'onice verde-giallo del Messico.
• Calcare terroso: Generalmente friabile. A questa varietà appartiene il gessetto da lavagna.
• Lumachella: Roccia sedimentaria organogena.

Voci correlate

• Incrostazione calcarea
• Pietra d'Istria

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• Calcare in Tesauro del Nuovo soggettario, BNCF, marzo 2013.

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