Vápenec — definice, vznik a složení sedimentární horniny
Vápenec: definice, vznik a složení sedimentární horniny — jak CaCO3 z organismů přechází do hornin, typy, stratigrafie a význam v geologii a stavebnictví.
Vápenec je sedimentární hornina tvořená převážně minerálem kalcitem, což je forma uhličitanu vápenatého, CaCO3.
Vznik
Uhličitan vápenatý vázaný ve vápenci má většinou biologický původ — vzniká z pevných schránek a kostí mořských organismů (korálů, mlžů, foraminifer, řas a dalších). Část CaCO3 se uvolňuje a dostává do roztoku v mořské nebo sladké vodě, kde se může znovu vysrážet jako chemogenní uhličitan. Po sedimentaci a pohřbení dochází k diagenezi (zpevnění, přerodu a rekrystalizaci) a hornina se stává vápencem.
Hlavní mechanismy tvorby vápenců:
- Biochemická akumulace — hromadění schránek a skeletů organismů (bioklastické vápence).
- Chemická srážka — precipitace uhličitanu vápenatého z vody (chemogenní vápence, např. travertin).
- Oolitický proces — srážení vrstev CaCO3 kolem drobných jader (ooidy), vznikají oolitické vápence.
Složení a struktura
Vápence obsahují především organické zbytky a vysrážený uhličitan. Struktura a zrnitost se liší — od jemně zrnité mikrokrystalické (micrit) až po hrubě klastické (bioklasty, oolity). Během diageneze se CaCO3 může rekrystalizovat na větší krystaly (sparit).
Další důležité rysy:
- Možná přítomnost příměsí (jíly, křemenných zrn, organické hmoty).
- V mnoha případech proběhne dolomitizace — náhrada části vápence hořčíkem a vzniku dolomitu (CaMg(CO3)2).
- Vápence mohou být přeměněny na mramor při metamorfóze.
Vlastnosti
- Reagují s ředěnou kyselinou solnou tvorbou šumění (CO2).
- Barva: bělavá, šedá, krémová až téměř černá (v závislosti na organických příměsích).
- Tvrdost a pevnost se liší podle zrnitosti a cementace.
- Porozita a propustnost mohou být vysoké (zejména v porézních usazeninách nebo krasovětřením), což ovlivňuje zásobníky podzemních vod.
Rozšíření a význam v přírodě
Vápence tvoří asi 10 % celkového objemu všech sedimentárních hornin. Nejčastěji vznikají v mělkých, teplých mořích na kontinentálních šelfech, kde je bohatá biota produkující CaCO3. Dlouhodobé rozpouštění vápenců je hlavním procesem formování krasových jevů — jeskyní, propadlin a útvarů jako stalaktity a stalagmity.
Využití
- Stavební materiál — jako říční nebo lomový kámen, desky, obklady a dekorativní kámen.
- Výroba vápna a cementu — CaCO3 je základní surovinou pro pálení vápna a pro cementárenské směsi.
- Průmyslové využití — výroba skla, sádrovců, neutralizace půd a vody, plnivo v chemickém a papírenském průmyslu.
- Kulturní a historický význam — mnoho staveb (památky, sochy) je vyhotoveno z vápence nebo z mramoru.
Rozpoznání a péče
V terénu lze vápenec snadno rozpoznat pomocí testu ředěnou kyselinou (šumění) a přítomností fosilií. Vzhledem k rozpustnosti CaCO3 je třeba při použití ve stavebnictví zvážit vliv kyselých dešťů a prostředí s vysokou vlhkostí, které urychlují zvětrávání.
Vápencové skály v podobě krasu
Kamenné chaty Cotswold v Bibury, Anglie. Byly postaveny v roce 1380 jako klášterní sklad vlny a v 17. století přestavěny na tkalcovské domky.
Vytvoření
Vápence jsou tvořeny převážně uhličitanem vápenatým. Původně je vytvářen malými fotosyntetizujícími protisty, jako jsou některé bakterie, kokolithofory a řasy. Uhličitan pak využívají různí živočichové, například mlži a polypi, kteří tvoří korálové útesy. Ti si z krystalů CaCO3 staví své schránky nebo kostru.
"[Kokolitonofory] byly prvními organismy, které způsobily stálý déšť uhličitanu vápenatého z horní, osvětlené zóny oceánu směrem do hlubin."p144
Uhličitany jsou horniny, které vznikají z těchto zdrojů, a také CaCO , který 3se vysráží z roztoku. Některé uhličitany se rozpouštějí ve vodě. Sráží se při změně fyzikálních podmínek vody. Například pokud je koncentrace CaCO3 vysoká, pak pokles teploty nebo změna pH (kyselosti) může způsobit vysrážení.
Floridský záliv
Floridský záliv, mělká laguna za Florida Keys, je modelem pro podmínky, za kterých vznikly vápence na kontinentálním šelfu. Samozřejmě, že všechny druhy byly tehdy poněkud jiné, ale jako ekosystém je to podobné.
Ve Floridském zálivu se hojně vyskytuje druh kvetoucí rostliny zvané mořská tráva. Hojná je také bílá, mléčná voda plná uhličitanu vápenatého. Ten je tvořen především Melobesií, malou červenou řasou, která žije na mořské trávě.p151 V neposlední řadě tyto organismy produkují obrovské množství slizu, což je polysacharid. Existuje dobrý důvod se domnívat, že sliz produkují mikroorganismy, aby mohly kontrolovat způsob, jakým se tvoří jejich uhličitanový skelet.p139 Vedlejším účinkem je, že sliz omezuje množství uhličitanů, které se dostávají do roztoku. . p155
Floridský záliv je plochá platforma, na níž se uložilo obrovské množství karbonátových hornin.
"Než se dostanete k jinému typu horniny, musíte navrtat více než 3000 stop, a to je křídové stáří - asi před 70 miliony let."p158
Fosilní vápence
Mnoho vápenců obsahuje zkameněliny a některé jsou tvořeny téměř výhradně kosterním materiálem. Křída obsahuje ~99 % kokolitů, solnhofenský vápenec je známý svými živočišnými zkamenělinami a existuje mnoho šupinatých vápenců z různých období. Před obdobím kambria se vápence příliš nevyskytují, protože se ještě nevyvinuli živočichové se schránkami.
Vápenec jako stavební materiál
Mramor
Když se vápenec zahřeje na vysokou teplotu a stlačí na úpatí hory, překrystalizuje v metamorfovanou horninu mramor. Mramory jsou poměrně husté, dají se poměrně snadno řezat nebo tvarovat do bloků a některé formy mají bílou barvu.
Používá
Vápenec je dostatečně tvrdý, aby odolával povětrnostním vlivům, ale obvykle dostatečně měkký, aby jej kameníci mohli opracovávat (řezat a tesat). Používá se jako stavební materiál. V 19. a 20. století se vápenec, zejména portlandský, stal oblíbeným materiálem pro stavbu kostelů, bank a domů. Kyselé deště však vápenec pomalu erodují.
Vápenec se používá k výrobě skla a cementu. Používá se také k výrobě železa ve vysokých pecích, kde odstraňuje nečistoty ze železné rudy.
Související stránky
- Portlandský vápenec
Vyhledávání