Piedra caliza: Usos de la roca, formación, composición, imágenes

¿Qué es la caliza y cómo se utiliza?

Piedra caliza: Un espécimen gris oscuro de grano fino de la piedra caliza Greenbrier del Mississippiano Medio del condado de Randolph, en el este de Virginia Occidental. El espécimen mostrado mide aproximadamente dos pulgadas (cinco centímetros) de ancho.

¿Qué es la caliza?

La caliza es una roca sedimentaria compuesta principalmente por calcita, un mineral de carbonato de calcio con una composición química de CaCO3. Suele formarse en aguas marinas claras, tranquilas, cálidas y poco profundas.

La caliza suele ser una roca sedimentaria biológica, que se forma por la acumulación de conchas, corales, algas, heces y otros restos orgánicos. También puede formarse por procesos sedimentarios químicos, como la precipitación de carbonato cálcico a partir del agua de los lagos u océanos.

Un entorno de formación de caliza: Una vista submarina de un sistema de arrecifes de coral de las islas Kerama en el Mar de China Oriental al suroeste de Okinawa. Aquí todo el fondo marino está cubierto por una gran variedad de corales que producen esqueletos de carbonato cálcico. Una imagen del Servicio Geológico de los Estados Unidos por Curt Storlazzi.

Calizas biológicas

La mayoría de las calizas se forman en aguas marinas tranquilas, claras, cálidas y poco profundas. Ese tipo de entorno es donde los organismos capaces de formar conchas y esqueletos de carbonato cálcico pueden prosperar y extraer fácilmente los ingredientes necesarios del agua del océano.

Cuando estos animales mueren, los restos de su caparazón y su esqueleto se acumulan como un sedimento que puede litificarse en piedra caliza. Sus productos de desecho también contribuyen a la masa de sedimentos.

Las calizas formadas a partir de este tipo de sedimentos son rocas sedimentarias biológicas. Su origen biológico se revela a menudo, pero no siempre, en la roca por la presencia de fósiles.

A veces las evidencias de un origen biológico son destruidas por la acción de las corrientes, los organismos, la disolución o la recristalización.

La Plataforma de las Bahamas: Una imagen satelital de la NASA de la Plataforma de las Bahamas donde se produce la formación activa de caliza en la actualidad. La plataforma principal tiene más de 100 millas de ancho y en ella se ha acumulado un gran espesor de sedimentos de carbonato cálcico. En esta imagen, las zonas de color azul oscuro son las aguas profundas del océano. La Plataforma de las Bahamas, poco profunda, aparece en azul claro. Ampliar la imagen.

Calizas químicas

Algunas calizas se forman por precipitación directa de carbonato cálcico a partir de agua marina o dulce. Las calizas así formadas son rocas sedimentarias químicas. Se cree que son menos abundantes que las calizas biológicas.

La mayoría de las calizas biológicas contienen cantidades significativas de carbonato cálcico precipitado directamente. Después de que los granos biológicos se hayan acumulado y estén enterrados, el agua saturada de materiales disueltos se mueve lentamente a través de la masa de sedimentos. El carbonato de calcio, precipitado directamente de la solución, se forma como un «cemento» que une los granos biológicos.

La «cementación» es un paso importante en la transformación de un sedimento en una roca. Si los granos biológicos no están cementados, no se formará una roca. La cantidad de carbonato cálcico precipitado en una caliza biológica puede ser tan baja como unos pocos porcentajes de la roca en volumen, o puede ser superior al 50% de la roca en volumen.

Ambientes formadores de caliza

Muchos ambientes formadores de caliza están activos en la Tierra actualmente. La mayoría de ellos se encuentran en partes poco profundas del océano entre los 30 grados de latitud norte y los 30 grados de latitud sur.

La piedra caliza se está formando en el Mar Caribe, el Océano Índico, el Golfo Pérsico, el Golfo de México, alrededor de las islas del Océano Pacífico y dentro del archipiélago indonesio.

Una de estas zonas es la Plataforma de las Bahamas, situada en el Océano Atlántico a unas 100 millas al sureste del sur de Florida (ver imagen de satélite). Allí, abundantes corales, mariscos, algas y otros organismos producen enormes cantidades de restos esqueléticos de carbonato cálcico y materia fecal que cubren completamente la plataforma. Esto está produciendo un extenso depósito de sedimentos de carbonato cálcico que ya se ha convertido en piedra caliza en profundidad.

Travertino: Una vista del interior de la Cueva de Balzarca en la República Checa. Aquí las estalactitas, estalagmitas y la piedra de flujo adornan el techo, el suelo y las paredes de la cueva. Estas rocas son una variedad de piedra caliza conocida como travertino. Derechos de autor de la imagen iStockphoto / JackF.

Calizas evaporíticas (cavernícolas)

Las calizas también pueden formarse por evaporación. Las estalactitas, estalagmitas y otras formaciones de las cuevas (a menudo llamadas «espeleotemas») son ejemplos de calizas que se formaron por evaporación.

En una cueva, las gotas de agua que se filtran desde arriba entran en la cueva a través de fracturas u otros espacios porosos en el techo de la cueva. Allí pueden evaporarse antes de caer al suelo de la cueva.

Cuando el agua se evapora, se deposita el carbonato de calcio que estaba disuelto en el agua. Con el tiempo, este proceso de evaporación puede dar lugar a una acumulación de carbonato cálcico en forma de carámbano en el techo de la cueva. Estos elementos se conocen como estalactitas.

Si las gotas caen al suelo y se evaporan allí, las estalagmitas podrían acabar creciendo hacia arriba desde el suelo de la cueva.

La piedra caliza que compone estas formaciones de cuevas se conoce como «travertino», una roca sedimentaria química. La roca conocida como «toba» es una caliza formada por la evaporación en una fuente termal o en la orilla de un lago en una zona árida.

Relacionado: La «prueba del ácido» para los minerales carbonatados

Composición de la caliza

La caliza es, por definición, una roca que contiene al menos un 50% de carbonato de calcio en forma de calcita en peso. Todas las calizas contienen al menos un porcentaje de otros materiales. Estos pueden ser pequeñas partículas de cuarzo, feldespato o minerales de arcilla que llegan al lugar a través de las corrientes y la acción de las olas. Pueden formarse partículas de cuarzo, pirita, siderita y otros minerales en la caliza por procesos químicos.

El contenido de carbonato de calcio de la caliza le confiere una propiedad que se utiliza a menudo en la identificación de rocas: efervesce en contacto con una solución fría de ácido clorhídrico al 5%. Consulte nuestro artículo sobre la «prueba del ácido» para identificar rocas y minerales carbonatados.

Tipos de caliza

Hay muchos tipos diferentes de caliza – cada uno con su propio nombre. Estos nombres se basan a menudo en cómo se formó la roca, su aspecto, su composición o sus propiedades físicas. Estos son algunos de los tipos de piedra caliza más comunes.

Caliza: Una piedra caliza de grano fino y color claro formada por los restos esqueléticos de carbonato cálcico de organismos marinos microscópicos.

Tiza

Tiza es el nombre de una caliza que se forma a partir de una acumulación de restos de conchas calcáreas de organismos marinos microscópicos, como los foraminíferos. También puede formarse a partir de los restos calcáreos de algunas algas marinas.

La tiza es una caliza friable de textura muy fina, que se aplasta o desmenuza fácilmente. Suele ser de color blanco o gris claro.

En el pasado se utilizaban trozos de tiza natural para escribir en las pizarras. Hoy en día, la mayoría de las tizas de pizarra son productos fabricados por el hombre. Algunas se fabrican con tiza natural junto con aditivos que mejoran su rendimiento.

Coquina: Esta foto muestra el hachís de concha conocido como coquina. La roca que se muestra aquí tiene unas dos pulgadas (cinco centímetros) de diámetro.

Coquina

Coquina es el nombre de una caliza poco cementada compuesta casi exclusivamente por fragmentos de tamaño arena de conchas calcáreas y/o restos de coral. Una pequeña cantidad de cemento calcáreo suele unir los granos.

Los sedimentos que forman la coquina se acumulan en las playas en las que la acción de las olas aporta una abundancia de granos biológicos producidos localmente, mientras que una cantidad significativa de otros materiales no se deposita. La coquina puede estar compuesta por restos de moluscos, gasterópodos, braquiópodos, trilobites, corales, ostrácodos u otros invertebrados. Vea la foto adjunta o lea un artículo completo sobre la coquina aquí.

Caliza cristalina: Un ejemplar de caliza que ha sido sometido a metamorfismo. Algunos podrían llamar a este material «caliza cristalina» – sin embargo, el nombre apropiado es mármol. Si observa esta roca de cerca, o mejor, con una lente de mano, verá claramente las caras de hendidura de la calcita que se cruzan en ángulos rómbicos. La roca que se muestra aquí tiene unas cuatro pulgadas (diez centímetros) de diámetro.

Caliza cristalina

Cuando la caliza se somete al calor, la presión y la actividad química, la calcita de la roca comienza a transformarse. Este es el comienzo del proceso conocido como metamorfismo.

A partir de una escala microscópica, el carbonato de calcio de la roca comienza a cristalizar o recristalizar en cristales de calcita de grano fino. A medida que la duración e intensidad del metamorfismo continúa, los cristales de calcita aumentan de tamaño. Cuando los cristales de calcita son lo suficientemente grandes como para ser visibles a simple vista, la roca puede reconocerse como mármol, una roca metamórfica.

El mármol es el nombre de la roca metamórfica que se forma cuando la caliza se somete al calor y la presión del metamorfismo. Está compuesta por carbonato de calcio (CaCO3) y suele contener otros minerales que pueden incluir minerales de arcilla, micas, cuarzo, pirita, óxido de hierro y grafito.

Caliza dolomítica: Una vista de la Caliza Kaibab en el Monumento Nacional Walnut Canyon, Arizona. En este lugar, y en muchos otros, la caliza Kaibab es fosilífera y dolomítica. Fotografía del Servicio Geológico de los Estados Unidos.

Caliza dolomítica

La caliza dolomítica es una roca compuesta principalmente por calcita, pero parte de esa calcita ha sido alterada a dolomita.

Se cree que la dolomita se forma cuando la calcita (CaCO3) de los sedimentos carbonatados o de la caliza es modificada por aguas subterráneas ricas en magnesio. El magnesio disponible facilita la conversión de la calcita en dolomita (CaMg(CO3)2). Este cambio químico se conoce como «dolomitización».

La dolomitización puede alterar completamente una caliza en dolomita, o puede alterar parcialmente la roca para formar una «caliza dolomítica.»

Caliza fosilífera: Fósiles de amonita encontrados en una cantera de caliza en Alemania. Los fósiles de amonita son abundantes en la zona de Nuremberg y Stuttgart. Image copyright iStockphoto / hsvrs.

Caliza fosilífera

La caliza fosilífera es una piedra caliza que contiene fósiles evidentes y abundantes. Suelen ser invertebrados marinos como braquiópodos, crinoides, moluscos, gasterópodos y corales. Son los fósiles normales de conchas y esqueletos que se encuentran en muchos tipos de caliza.

Las calizas fosilíferas suelen contener información sobre el entorno de deposición y el lugar en el que vivieron (o se depositaron) los organismos. Los paleontólogos a menudo pueden examinar los fósiles y determinar la edad geológica de la roca.

Piedra caliza litográfica: En 1908, los trabajadores de la imprenta de la NOAA entintaron una losa de piedra caliza litográfica que contenía la imagen de una carta náutica. En 1900, la NOAA produjo aproximadamente 100.000 impresiones litográficas con este método. Recorte de una imagen del archivo de la NOAA.

Caliza litográfica

La caliza litográfica es una roca densa con un tamaño de grano muy fino y muy uniforme. Se presenta en lechos finos que se separan fácilmente para formar una superficie muy lisa.

A finales del siglo XVIII, se desarrolló un proceso de impresión conocido como litografía (llamado así por las piedras utilizadas) para reproducir imágenes dibujándolas en la piedra con una tinta a base de aceite, y luego utilizando esa piedra para prensar múltiples copias de la imagen.

La impresión litográfica se convirtió en una forma de arte que produjo muchos de los mejores mapas, cartas de navegación, carteles y placas de libros de los siglos XVIII y XIX. Fue utilizada por la NOAA y el ejército de los Estados Unidos para producir millones de mapas y cartas de navegación.

La impresión con grandes piedras que pesaban cientos de libras hasta más de una tonelada era un trabajo engorroso. Con el tiempo, la impresión litográfica se realizó con prensas de alta velocidad en las que la imagen se entintaba en rodillos metálicos y se transfería a hojas o rollos de papel a medida que pasaban por la prensa.

Piedra caliza oolítica: Un espécimen de piedra caliza compuesto casi en su totalidad por oolitos. Esta roca fue recogida en la Caliza de Salem, Mississippiano Medio, en un lugar no registrado / no revelado en el sur de Indiana. Fotografía de James St. John, mostrada aquí bajo una licencia de atribución de Creative Commons.

Caliza oolítica

Los oolitos (u oolitos) son pequeños clastos de tamaño de arena de carbonato cálcico con una forma entre esférica y ovalada. Se forman por la acumulación concéntrica de capas de carbonato cálcico alrededor de un núcleo que puede ser un grano de arena, un fragmento de concha, un fragmento de coral o una partícula de restos fecales. Se cree que se forman por la precipitación inorgánica de material alrededor de un núcleo mientras el clasto es transportado en aguas agitadas por las olas o rodando por la superficie de los sedimentos.

En algunas partes de la Plataforma de las Bahamas, los oolitos son uno de los clastos más abundantes que se encuentran en el sedimento. En las zonas en las que las corrientes de aguas profundas ascienden a la plataforma, amplias áreas están cubiertas por grandes espesores de sedimentos que son casi totalmente oolíticos.

La caliza oolítica se encuentra en muchas partes del mundo. El sedimento oolítico se encuentra en el Gran Lago Salado, en Utah. Algunas rocas sedimentarias están compuestas casi en su totalidad por ooides y el cemento de carbonato cálcico que los une.

Travertino utilizado como baldosa de suelo y paneles de pared en el interior de una casa moderna. Derechos de autor de la imagen iStockphoto / Katarzyna Bialasiewicz.

Travertino

El travertino es una variedad de piedra caliza que se forma donde el agua alcalina calentada geotérmicamente, sobrecargada con gases y minerales disueltos, emerge en la superficie. Allí, el carbonato de calcio y otros minerales precipitan a medida que el agua se degrada y comienza a evaporarse.

El travertino también puede formarse donde estas aguas emergen en cavernas subterráneas. Allí puede precipitar en forma de formaciones cavernarias como estalactitas, estalagmitas y flowstone.

Cuando es puro, el travertino es blanco, pero a menudo se tiñe por la presencia de otros minerales hasta alcanzar colores crema, bronceados, verdosos, pardos y otros. Debido a que la precipitación es rápida y se forma como incrustaciones sobre materiales más jóvenes, el travertino es a menudo una roca en bandas con numerosos huecos y cavidades. A veces contiene inclusiones de restos orgánicos y minerales procedentes del entorno de la cueva o de la superficie.

El travertino fue extraído y utilizado como piedra arquitectónica en el antiguo Egipto y en la antigua Roma. En la actualidad, Egipto e Italia son fuentes famosas de travertino que se exporta a todo el mundo. Se sierra o se corta en forma de baldosas, alféizares, paneles de pared, peldaños de escaleras y otras formas, principalmente para uso interior. El material de alta calidad a veces puede aceptar un pulido. El material se reconoce por su baja dureza (3 en la escala de Mohs), su aspecto en bandas y su textura porosa.

Tufa es una roca porosa que se forma a partir de la precipitación de carbonato de calcio, a menudo en una fuente termal o a lo largo de la costa de un lago alcalino donde las aguas están saturadas de carbonato de calcio.

Torres de Tufa son espectaculares rasgos de piedra caliza que se encuentran en el lago Mono, en el Parque Nacional de Yosemite, en California. Derechos de autor de la imagen iStockphoto / Andrew Soundarajan.

Tufa

La toba es una piedra caliza porosa producida por la precipitación de carbonato de calcio a partir de las aguas de un manantial caliente u otro cuerpo de agua superficial que tiene la capacidad de precipitar volúmenes de carbonato de calcio. El espacio poroso en la toba a menudo resulta cuando el material vegetal queda atrapado en el carbonato cálcico precipitado.

Uno de los lugares más famosos donde la toba se está formando activamente es el lago Mono, en el Parque Nacional de Yosemite. Los elementos de toba más espectaculares del lago se conocen como «torres de toba». Se forman por la interacción de los manantiales de agua dulce y el agua alcalina del lago.

La evaporación en los bordes del lago ayuda a producir los depósitos de toba de las orillas y un lago que es aproximadamente 2 1/2 veces más salado que el océano y muy alcalino.

A pesar de su aspecto nudoso como roca, la toba tiene en realidad numerosos usos arquitectónicos. Cuando se encuentra en acumulaciones gruesas, la toba puede extraerse y aserrarse en bloques y láminas como cualquier otra piedra dimensional. Produce una piedra con un aspecto muy robusto.

Piedra caliza triturada: El héroe mineral no reconocido: La piedra triturada se considera a menudo como una de las mercancías más bajas; sin embargo, se utiliza para una variedad tan amplia de propósitos en tantas industrias que debería ser elevada a una posición de distinción. Es el producto geológico sobre el que se construye casi todo. La nube de palabras de Wordle muestra sólo algunos de sus diversos usos. «Héroe mineral desconocido» es una cita del difunto Dewey Kirstein, geólogo económico y uno de los primeros supervisores del autor. [1]

Usos de la caliza

La caliza es una roca con una gran diversidad de usos. Podría ser la roca que se utiliza de más formas que cualquier otra. La mayor parte de la caliza se convierte en piedra triturada que se utiliza en la base de las carreteras, el balasto de las vías férreas, la piedra de cimentación, los campos de drenaje, el agregado de hormigón y otros usos en la construcción. Se cuece en un horno con pizarra triturada para fabricar cemento.

Algunas variedades de caliza tienen un buen rendimiento en estos usos porque son rocas fuertes y densas con pocos espacios porosos. Estas propiedades les permiten soportar bien la abrasión y el hielo-deshielo. Aunque la caliza no se comporta tan bien en estos usos como algunas de las rocas de silicato más duras, es mucho más fácil de extraer y no ejerce el mismo nivel de desgaste en los equipos de minería, las trituradoras, las cribas y las camas de los vehículos que la transportan. En muchas partes del mundo, las rocas de silicato más duras están demasiado lejos de las obras para ser utilizadas de forma económica.

Una gema de caliza crinoidea: Este cabujón fue cortado de un trozo de caliza fosilífera rica en restos de crinoides. Los crinoides son organismos que tienen la morfología de las plantas con tallo pero que en realidad son animales. En raras ocasiones, los crinoideos y otros tipos de caliza aceptan un pulido brillante y presentan colores y dibujos interesantes. Estos especímenes pueden convertirse en inusuales y hermosas gemas orgánicas. Este cabujón tiene unos 39 milímetros cuadrados y se cortó a partir de material encontrado en China.

Agregado antideslizante: Esta imagen es una vista microscópica de una superficie pulida de la caliza Loyalhanna del condado de Fayette, Pennsylvania. La Loyalhanna es una arenisca calcárea de finales del Mississippi, compuesta por granos de arena silícea incrustados en una matriz de carbonato cálcico. En el afloramiento, la Loyalhanna tiene capas cruzadas con características que han hecho que los geólogos discutan si es de origen de barra marina o de duna eólica. Esta vista muestra alrededor de un centímetro de roca entre las esquinas opuestas de la foto con granos de arena que miden alrededor de 1/2 milímetro de diámetro. Como material de construcción, la Loyalhanna se valora como agregado antideslizante (piedra triturada). Cuando se utiliza para fabricar pavimentos de hormigón, los granos de arena de las partículas de los áridos expuestos en una superficie de pavimento húmeda proporcionan tracción a los neumáticos, dando al pavimento una cualidad antideslizante.

Algunos usos adicionales pero también importantes de la piedra caliza son:

3 Piedra dimensional: La piedra caliza se corta a menudo en bloques y losas de dimensiones específicas para su uso en la construcción y en la arquitectura. Se utiliza como piedra de revestimiento, baldosas, peldaños de escaleras, alféizares de ventanas y muchos otros fines. Gránulos para tejados: La piedra caliza triturada se utiliza como revestimiento resistente a la intemperie y al calor en tejas y tejados impregnados de asfalto. También se utiliza como capa superior en techos construidos. Piedra fundente: La piedra caliza triturada se utiliza en la fundición y en otros procesos de refinado de metales. En el calor de la fundición, la piedra caliza se combina con las impurezas y puede eliminarse del proceso en forma de escoria. Cemento Portland: La piedra caliza se calienta en un horno con pizarra, arena y otros materiales y se muele hasta obtener un polvo que se endurece después de mezclarlo con agua. Cal viva: El carbonato de calcio es uno de los agentes neutralizadores de ácidos más rentables. Cuando se tritura hasta obtener partículas del tamaño de la arena o más pequeñas, la piedra caliza se convierte en un material eficaz para tratar los suelos ácidos. Se ha utilizado ampliamente en campos y pequeñas parcelas de todo el mundo durante cientos de años. Cal: Si el carbonato de calcio (CaC03) se calienta a alta temperatura en un horno, el producto será una liberación de gas de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera y un producto residual de óxido de calcio (CaO). El óxido de calcio es un potente agente de neutralización de ácidos. Se utiliza ampliamente como agente de tratamiento de suelos (de acción más rápida que la cal) en la agricultura y como agente de neutralización de ácidos en la industria química. Relleno de alimentos para animales: Las gallinas necesitan carbonato de calcio para producir cáscaras de huevo fuertes, por lo que a menudo se les ofrece carbonato de calcio como suplemento dietético en forma de «sémola de pollo». También se añade a los piensos de algunas vacas lecheras que deben reponer grandes cantidades de calcio perdidas cuando el animal es ordeñado. Polvo de seguridad para minas: También conocido como «polvo de roca». La piedra caliza pulverizada es un polvo blanco que puede rociarse sobre las superficies de carbón expuestas en una mina subterránea. Este recubrimiento blanco brillante mejora la iluminación y reduce la cantidad de polvo de carbón que queda suspendido en el aire de la mina. Esto mejora el aire para respirar, y también reduce el peligro de explosión producido por las partículas de polvo de carbón inflamable suspendidas en el aire.

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La piedra caliza tiene muchos otros usos. La piedra caliza en polvo se utiliza como relleno en el papel, la pintura, el caucho y los plásticos. La piedra caliza triturada se utiliza como piedra filtrante en los sistemas de evacuación de aguas residuales in situ. La piedra caliza en polvo también se utiliza como sorbente (una sustancia que absorbe los contaminantes) en muchas instalaciones de combustión de carbón.

La piedra caliza no se encuentra en todas partes. Sólo se encuentra en zonas subyacentes a las rocas sedimentarias. Cuando se necesita piedra caliza en otras zonas, los compradores a veces pagan cinco veces el coste de la piedra en la mina en concepto de gastos de envío para que la piedra caliza pueda ser utilizada en su proyecto o proceso.

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