Calcaire perforé, Prádena de la Sierra, Ségovie, Espagne.

Blocs de calcaire bruts de sciage de carrière.

Bloc de calcaire dans la région lyonnaise.

Les calcaires sont des roches sédimentaires, tout comme les grès ou les gypses, facilement solubles dans l'eau (voir karst), composées majoritairement de carbonate de calcium CaCO3 mais aussi de carbonate de magnésium MgCO3. Lorsque la roche comporte une proportion non négligeable d'argile, on parle plutôt de marne. Il se forme par accumulation, au fond des mers, à partir des coquillages et squelettes des micro-algues et animaux marins. C'est en France, en Suisse et en Belgique la roche la plus courante qui compose autant des montagnes (Alpes, Jura, Pyrénées) que des plaines (Champagne), bassins (Bassin parisien) ou des plateaux (Jura, Larzac) . Le calcaire est reconnaissable par sa teinte blanche et généralement la présence de fossiles. Il est la base de nombreux matériaux.

La craie est une roche calcaire formée par une accumulation de squelettes calcaires des microalgues (exemple : les Coccosphaerales) et animaux marins (exemple : les foraminifères) dans la zone de suintement pélagique (voir lysocline pour des informations sur la dissolution de la calcite). Le tuffeau est de la craie micacée ou sableuse à grain fin, de couleur blanche ou crème parfois jaunâtre, contenant quelques paillettes de mica blanc (muscovite). La calcite est le polymorphe d'origine secondairement géologique du carbonate de calcium. Le polymorphe d'origine primairement biogénique est l'aragonite (exemple d'aragonite : le squelette des coraux hermatypiques).

Le calcaire réagit avec l’acide chlorhydrique pour former du chlorure de calcium, un sel très soluble dans l'eau. Cette réaction effervescente est utile au géologue qui doit, sur le terrain, reconnaître une roche calcaire.

Nettoyé de ses impuretés et réduit en une poudre fine de généralement 40 micromètres, le calcaire prend les appellation commerciales de blanc de Meudon ou blanc d'Espagne. Il est utilisé pour occulter provisoirement une vitrine désaffectée, décorer les fenêtres lors des fêtes de Noël ou de Pâques, fortifier les pelouses, nettoyer vitres, marbres, cuivres, étains et bronzes. Mélangé à de l'huile de lin, le blanc d'Espagne devient mastic de vitrier. Mélangé à du savon et à de la glycérine, le calcaire devient une « pierre d'argent » ou « pierre d'argile », un produit de nettoyage multi-usages.

Porté à une température de 900 °C dans des fours à calcination (Les fours à chaux), un calcaire pur prend l'apparence de pierres pulvérulentes en surface - chimiquement parlant de l'oxyde de calcium - appelées chaux vive.

La concentration du calcaire dans l'eau potable ou dureté s'exprime en « degré français ». Un degré correspond à 4 mg/l de Ca. Il n'y a pas de teneur maximum réglementaire.

La présence de calcaire dans l'eau ne présente pas d'inconvénient pour la santé lorsqu'on la boit, en ce sens qu'il apporte une supplémentation en calcium et ne cause par ailleurs pas de dommage. En revanche, il a un effet néfaste sur la peau, qu'il assèche, et constitue une source de complications (irritations, voire eczéma, psoriasis, etc). Si l'eau est trop dure, il est alors recommandé d'installer un adoucisseur d'eau.

En revanche une dureté trop élevée peut être source de désagréments à l'usage (entartrage, difficulté à faire mousser le savon, linge rêche). Les eaux distribuées dans la plupart des régions calcaires de France sont dans ce cas (Bassin parisien, Causses, Préalpes, piémont des Pyrénées).

Formation

Précipitation du carbonate de calcium

Le carbonate de calcium se forme dans les milieux aquatiques (le plus souvent dans l'eau de mer). Il résulte de la précipitation d'ions dissous. Cette précipitation suit la réaction :

${\displaystyle \mathrm {Ca^{2+}+2\,(HCO_{3}^{-})\leftrightarrow CaCO_{3}+CO_{2}+H_{2}O} }$

Cette précipitation est facilitée par les organismes à coquille ou carapace (mollusques, oursins, coraux, algues planctoniques…), par la respiration des êtres vivants, ou par le brusque dégazage des eaux.

Formation des roches calcaires

Les calcaires sont assez souvent fossilifères.

Les calcaires peuvent se former en milieu continental (tufière, stalactites, stalagmites), lacustre, ou (le plus souvent) en milieu océanique.

Il existe plusieurs modes de formation des roches calcaires, ou roches carbonatées :

par précipitation (calcaire chimique) : la lente sédimentation et/ou l'accumulation des éléments microscopiques obtenus par précipitation (voir paragraphe précédent), et leur consolidation par la diagenèse, aboutit à la formation de la roche calcaire. Ces calcaires sont souvent fossilifères ; le brusque dégazage d'une eau souterraine arrivant à l'air libre (grotte, source) ou soumise au prélèvement par des végétaux du CO2, peut provoquer une précipitation localisée produisant, selon les circonstances, des travertins, ou des stalactites et stalagmites. Ces calcaires formés en milieu continental sont rarement fossilifères ;

la lente sédimentation et/ou l'accumulation des éléments microscopiques obtenus par précipitation (voir paragraphe précédent), et leur consolidation par la diagenèse, aboutit à la formation de la roche calcaire. Ces calcaires sont souvent fossilifères ;

le brusque dégazage d'une eau souterraine arrivant à l'air libre (grotte, source) ou soumise au prélèvement par des végétaux du CO2, peut provoquer une précipitation localisée produisant, selon les circonstances, des travertins, ou des stalactites et stalagmites. Ces calcaires formés en milieu continental sont rarement fossilifères ;

par action des êtres vivants (calcaire biogène). Ils peuvent résulter d'une forte accumulation de coquilles ou de carapaces calcaires (intactes ou en débris), comme la craie, ou être bioconstruits (calcaire récifal). Ils sont toujours fossilifères ;

par érosion (calcaire détritique), par exemple les brèches calcaires ou ophicalcite.

Caractéristiques physiques

À cause des usages dans le bâtiment et les travaux publics, les caractéristiques mécaniques des calcaires sont importantes, d'autant que très variables. Les calcaires peuvent être soit très adaptés, soit inutilisables, dans les divers usages auxquels ils sont destinés (il n'y a aucune commune mesure entre un marbre et une craie). On les soumet à divers essais : la résistance à l'usure par frottement mesurée par l'essai Micro-Deval en présence d'eau et l'essai de résistance aux chocs (aptitude à se casser) par l'essai Los Angeles. Les pierres calcaires sont souvent de couleur blanche.

Caractéristiques chimiques

Le calcaire peut être identifié car il peut être attaqué par les acides tel que l'acide chlorhydrique en solution, l'acide éthanoïque ou acétique contenu dans le vinaigre ou encore par l'acide tartrique (il forme alors du tartrate de calcium et du CO2). L'hydrogénocarbonate étant une base, il réagit avec l'acide chlorhydrique en solution selon l'équation :

${\displaystyle \mathrm {H_{3}O^{+}+HCO_{3}^{-}\leftrightarrow CO_{2}+2\,H_{2}O} }$

Le chauffage aux environs de 900 °C produit l'oxyde de calcium ou chaux vive avec du CO2. Cette chaux vive réagit vigoureusement avec l'eau pour produire la chaux éteinte ou hydroxyde de calcium. Des suspensions de chaux dans l'eau (eau de chaux) répandues sur les murs (chaulage) réabsorbent le CO2 de l'air et les couvrent d'une couche de carbonate de calcium.

Composition minéralogique et couleur

Il est composé d'au moins 70 % de calcite et peut contenir de la silice, de l'argile et de la matière organique ainsi quelques autres minéraux dont les plus courants sont la dolomite, l'aragonite et la sidérite, qui influent sur sa couleur. En général blanc, le calcaire existe aussi dans des teintes de jaune, gris, brun ou même noir.

Typologie

Calcaire oolithique

Calcaire saccharoïde

Calcaire lité

Calcaire massif

Calcaire lithographique

Calcaire pisolithique

Transformations du calcaire

Métamorphisme

Le calcaire métamorphisé donne du marbre.

Calcaire mélangé

Le calcaire mélangé avec de l'argile donne de la marne.

La présence de rognons et de bancs de silex, et de chaille témoigne de la précipitation de la silice dissoute dans l'eau de mer, qui est issue de la diagenèse des squelettes enfouis, lors de la formation du calcaire.

Le calcaire mélangé à de la serpentine est une ophicalcite.

Érosion

Les falaises d'Étretat sont en craie, un type de calcaire.

L'érosion marine des affleurements de calcaires en Haute-Normandie donne des reliefs en creux (portes) et des aiguilles.

La dissolution des calcaires solides et massifs forme des surfaces aux modelés particuliers : les lapiaz.

Modelés karstiques

Selon le type de calcaire, celui-ci est plus ou moins résistant et plus ou moins soluble dans les eaux acides. Ces phénomènes de dissolution des calcaires, via circulation des fluides dans les diverses fractures et cassures, sont appelés phénomènes karstiques (grottes, dolines, pertes, aven, etc.). Le calcaire ainsi dissous peut se reprécipiter sous forme de stalactites et stalagmites dans les grottes.

Utilisations

Les roches de calcaires sont utilisées :

Dans la construction

comme matériau en sculpture (technique de la taille directe) ;

comme roche à bâtir utilisée dans la construction : par exemple, la pierre de Caen a servi à édifier de nombreux édifices religieux au Moyen Âge ou tout simplement pour construire des maisons. Cet usage est à présent marginal dans la construction. La taille de pierre est un métier de la restauration des monuments historiques ;

comme matériau d'empierrement de la voirie : macadam, graves calcaires, ballast, d'un usage très fréquent ;

comme matière première entrant dans la fabrication du ciment ;

comme sable et granulat dans la fabrication des bétons, plus rarement dans les enrobés bitumineux, pour les calcaires les plus durs ;

comme « blanc de Meudon », « blanc d'Espagne », de Toulouse, ou encore de Champagne (Troyes);

Dans l'industrie

pour produire du carbonate de sodium et du chlorure de calcium selon le procédé Solvay ;

comme charge minérale pulvérulente dans divers produits industriels (plastiques, peintures, colles, récurrents…) ;

comme fondant dans la fusion du verre (en sable) et dans la fusion des métaux ferreux (en castines) ;

comme amendement calcique agricole pour lutter contre l'acidification du sol ;

comme apport de calcium, dans l'alimentation des animaux d'élevage ;

comme couche de finition du papier (une tonne de papier contient 250 à 300 kg de calcaire);

comme traitement des eaux, boues, et déchets ménagers.

Un m³ d'eau potable demande de 50 à 200 grammes de chaux afin de précipiter les métaux lourds et les boues.

Les productions en France sont 

granulats calcaires de carrières : 101 700 000 tonnes en 2004 ;

calcaires industriels : 3 170 800 tonnes en 2005 ;

amendements calciques: 1 400 000 tonnes en 2003 ;

blanc de Meudon et blanc d'Espagne (calcaire réduit en poudre fine habituellement de 40 micromètres).

Le calcaire calciné produit de la chaux dont les usages sont multiples.

Calendrier républicain

Dans le calendrier républicain, la Pierre à chaux était le nom attribué au 18 jour du mois de nivôse.

含有贝壳化石的石灰岩

石灰岩（CaCO3）简称灰岩，又叫石灰石，是以方解石为主要成分的碳酸盐岩。石灰岩主要是在浅海的环境下形成的。石灰岩按成因可划分为粒屑石灰岩（流水搬运、沉积形成）；生物骨架石灰岩和化学、生物化学石灰岩。

石灰岩是喀斯特地形的主要构成成分，是一种在海、湖盆地中生成的灰色或灰白色沉积岩。石灰岩中常混入白云石、石膏、菱镁矿、黄铁矿、蛋白石、玉髓、石英、海绿石、萤石等。纯石灰岩中混入物一般少于5%。

类型

颗粒灰岩：大部分颗粒组分，如内碎屑、骨屑、鲕粒及部分团粒、团块都是经过水流搬运形成，但一部分团粒、团块没有水流作用（异化粒）。砂屑、鲕粒灰岩通常由亮晶胶结，主要堆积于波浪、水流作用很强的开阔滨浅海陆棚区的砂嘴、砂坝、浅滩及潮汐信道等沉积单元。

泥晶灰岩：无黏结作用的泥晶方解石组成。可由碳酸盐颗粒磨蚀到最细的产物；也可从水体中化学沉淀出来的细晶（泥晶）沉淀物。属于静水、低能带环境的产物。

叠层灰岩：主要由分泌粘液的蓝、绿藻，通过捕集、黏结碳酸盐颗粒形成的岩石。不是靠石化钙藻形成的，又称隐藻粘结灰岩。产出于潮上、潮间低能环境。

凝块灰岩：无隐藻纹层的凝块状石灰岩。隐藻凝块体无内部纹层，但具有叠层石的宏观外貌、类似向上生长的构造。与叠层灰岩比，表面粗糙、欠光滑，呈疙瘩状、皱纹状、麻点状。凝块内部显微组构为不均匀云雾状、海绵状，偶尔显不清楚的同心纹层。有时有少量葛万藻、附枝藻微细丝状体。产出从潮间带至较深的潮下带。

骨架灰岩（生物礁灰岩）：一种造骨架的碳酸盐生物构筑体。骨架将碳酸岩沉积物粘在一起，形成固定在海底上的坚硬的具有抗浪性的碳酸盐岩礁。不同的生物骨架灰岩：寒武纪以古杯、钙藻为主；中－晚奥陶世以苔藓虫、层孔虫、板状珊瑚为主；志留纪、泥盆纪以层孔虫、板状珊瑚为主；晚三叠世和晚侏罗世以珊瑚、层孔虫为主；晚白垩世以厚壳蛤类为主；渐新世、上新世、更新世以六射珊瑚为主。骨架灰岩通常在海底形成一个隆起，超出于同期沉积物。隆起块体有点礁、礁丘、环礁、层状礁等。

白垩：一种细粒白色疏松多孔的石灰岩，碳酸钙含量大于97％，矿物为低镁方解石，可含少量黏土矿物、细粒石英碎屑，生物组分是颗石藻、少量钙球。生成于温暖海洋环境，深度从几十到几百米。

结晶灰岩：由结晶、重结晶（大部分）方解石组成的石灰岩。大部分结晶灰岩是原生石灰岩，经成岩重结晶作用改变原生颗粒、生物黏结组分形成。结晶灰岩也有原生的，如大陆地表泉水、岩洞或河水蒸发形成的石灰华、泉华。石灰华是一种致密的带状钙质沉淀物，如钟乳石、石笋，发育有从溶液中依次沉淀的方解石或文石晶体所组成的皮壳状纹层。多产出于岩洞表面。钙泉华指地表上海绵状多孔疏松的方解石或文石晶体沉淀物，呈树枝状、放射状、半球状等，内部常保留有植物茎、叶的痕迹。产出于温泉、裂隙水出露的地表。

钙结岩：一种发育于干旱、半干旱地区土壤和细砂中的富石灰质沉积物，呈同心环带的似枕状体。

应用

石灰岩用于混凝土骨料、铺路基石、水泥、冶金熔剂、水处理、土壤调节剂、家禽饲料添加剂，及轻工、化工、纺织、食品等。在石灰岩发育地区，常形成石林、溶洞等优美景区。