Roche assez tendre, de couleur généralement claire, dont le constituant essentiel est le carbonate de calcium (CO₃Ca).

Les calcaires forment environ 20 p. 100 de l’ensemble des roches sédimentaires. Le carbonate de calcium cristallise sous deux formes : la calcite (système rhomboédrique) et l’aragonite (système orthorhombique). Sa décomposition, sous l’action d’acides dilués, produit une effervescence (dégagement de gaz carbonique), caractéristique des roches calcaires. Le carbonate double de calcium et de magnésium, ou dolomite, peut entrer en quantités variables dans la composition des calcaires ; ces calcaires magnésiens dolomitiques sont fréquemment roussâtres ou bleutés. Aux carbonates, qui représentent au moins 50 p. 100 de la roche, s’ajoutent des proportions diverses de quartz, de feldspath, d’argile, etc. Ainsi, les marnes renferment des quantités sensiblement égales de carbonate et d’argile. Les calcaires contiennent fréquemment de grandes quantités de tests d’organismes à squelette ou à coquille carbonates ; ils peuvent aussi renfermer des concrétions siliceuses (silex, chailles). De nombreux marbres sont d’anciennes roches calcaires recristallisées sous l’action du métamorphisme.

Formation des calcaires

Les calcaires résultent des divers processus suivants : précipitation chimique, précipitation biochimique (origine organique), accumulation de particules détritiques.

Précipitation chimique

Elle se produit à partir de solutions naturelles (eau de mer ou eaux douces). On peut la décrire par les deux réactions d’équilibre chimique suivantes :

bien que, dans l’eau de mer, la solubilité des carbonates soit influencée par la présence d’autres substances dissoutes. La première équation rend compte de la mise en solution du carbonate de calcium solide par l’acide carbonique (H₂CO₃) : si la quantité d’acide présente dans le milieu augmente, la dissolution est facilitée ; au contraire, si elle diminue, la précipitation du carbonate a lieu. Or, d’après la seconde réaction, cette quantité d’acide dépend de l’importance de la dissolution du gaz carbonique (CO₂) dans l’eau. Une diminution de la pression partielle du gaz ou une augmentation de la température du milieu gênent la formation d’acide carbonique et favorisent donc la précipitation de calcaire ; une augmentation de la pression partielle ou une diminution de la température ont l’effet inverse, facilitant la dissolution de ces roches.

Exemples. Après la mort, les tests des organismes vivant près de la surface descendent vers le fond des mers. Par suite de la diminution de la température des eaux en profondeur, une fraction importante de ces tests est dissoute avant de parvenir sur ce fond.

Les zones où les Algues vertes abondent sont souvent le siège d’une intense précipitation de calcaire, car, pour se développer, ces organismes prélèvent dans le milieu des quantités importantes de gaz carbonique, provoquant ainsi une diminution notable de la pression partielle de CO₂.

C’est le même phénomène, s’ajoutant ou non à une augmentation de la température, qui est à l’origine de la précipitation du carbonate de calcium au griffon de certaines sources (eaux pétrifiantes) et de la formation de stalactites et de stalagmites dans les grottes.

Origine organique des calcaires

De très nombreux organismes animaux ou végétaux sont capables de fixer le carbonate de calcium à partir de l’eau de mer ou d’eaux douces. Au cours des périodes géologiques, l’importance des divers phylums a varié. Ainsi, les Foraminifères (Protozoaires) et les Algues qui, à l’heure actuelle, jouent un rôle essentiel dans ce phénomène de fixation, avaient une importance bien moindre durant l’ère primaire. Certains organismes sécrètent de façon préférentielle des tests en calcite, d’autres des tests en aragonite. Ce minéral étant d’ailleurs moins stable, il est souvent transformé en calcite au cours de la diagenèse des roches sédimentaires.

La plupart de ces calcaires résultent de l’accumulation de tests d’organismes rassemblés à la suite d’un transport (thanatocénose). Les calcaires dits « construits » résultent, au contraire, de l’accumulation sur place de tests d’organismes vivant fixés sur des fonds généralement peu profonds (biocénose). C’est par exemple le cas des Huîtres, de certains Bryozoaires et surtout des Coraux.