Kalksteen is een verzamelnaam voor een groep afzettingsgesteenten die bestaat uit ten minste 50% calciet, een mineraal gevormd uit calciumcarbonaat. Als een deel van het calcium wordt vervangen door magnesium, wordt het resulterende calciummagnesiumcarbonaatgesteente dolomitische kalksteen genoemd. Kalksteen heeft een verschillende oorsprong en kan worden geprecipiteerd in water of afgescheiden door mariene organismen zoals koraal; het kan ook bestaan ​​uit de granaten van dode mariene organismen.

Clastic en Nonclastic

Er zijn twee hoofdsoorten sedimentair gesteente: clastic of detrital - dat bestaat uit kleine rotsfragmenten - en niet-plastisch, ook wel chemisch en anorganisch genoemd. Clastic kalksteen bestaat uit biogene granen 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 zinken naar de bodem van de zee of een ander waterlichaam. Ze groeien ook in mariene omgevingen zoals koraalriffen. Niet-plastische kalksteen, zoals travertijn, vormt door de precipitatie van carbonaatkristallen in ondiepe wateren en in grondwater, waarbij de laatste stalagmieten en stalactieten in grotten vormen.

Chemische en mechanische verwering

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 de rots op, vormen sinkholes en grotten. Kalksteen is ook onderhevig aan mechanische verwering, vooral in droge klimaten, door de schurende werking van winden die rotsfragmenten en ander vuil transporteren. Deze combinatie van chemische en mechanische verwering maakt kalksteen zeer kwetsbaar voor verslechtering bij blootstelling aan de atmosfeer.

Porositeit en breuken

Kalksteen gevormd door de opeenhoping van schelpen en skeletachtig materiaal heeft een hoge initiële porositeit - - een term die verwijst naar de holtes tussen de vaste fragmenten. Deze porositeit neemt af met verdichting in de loop van de tijd als meer materiaal wordt afgezet en fragmenten samen cementeren. Zuur water uit de atmosfeer of grond lost een deel van dit verdichte materiaal op, waardoor een secundaire porositeit ontstaat. De beweging van de aarde over de geologische tijd zorgt ervoor dat de kalksteen breekt. Zuur water binnendringen vergroot de breuken verder. Wanneer het wordt blootgesteld, verschijnt dit ontbindingseffect aan het oppervlak als een netwerk van kloven en sinkholes genaamd karst.

Engineering Voordelen en problemen

Kalksteenformaties zoals landschappen, grotten en koraalriffen maken spectaculaire toeristische attracties . Als kalksteen wordt gebruikt als een bouwmateriaal, heeft het eeuwenlang een sierlijk en aantrekkelijk verouderingsproces, ondanks de kwetsbaarheid voor achteruitgang. De hoge porositeit en holtes van kalksteen maken het tot een efficiënte watervoerende laag voor openbare watervoorzieningen in Texas, Ierland en wereldwijd. Kalksteenformaties brengen echter ernstige technische problemen met zich mee voor de weg-, tunnel- en bouwconstructie. Holtes en steil hellende rotslagen zijn mogelijk niet altijd te identificeren tijdens een onderzoek op de bouwplaats en kunnen afnemen, waardoor plots funderingen, gebouwen en tunnels kunnen instorten.