Kalksteen is een sedimentair gesteente dat voornamelijk bestaat uit het mineraal calciet, een vorm van calciumcarbonaat, CaCO3 .
Het calciumcarbonaat wordt oorspronkelijk geproduceerd door levende organismen. Later gaat een deel ervan in oplossing in zeewater. Kalksteenrotsen bestaan voornamelijk uit organische resten en neergeslagen carbonaat.
Kalksteen maakt ongeveer 10% uit van het totale volume van alle sedimentaire gesteenten.
Kalksteen bestaat meestal uit calciumcarbonaat. Het wordt oorspronkelijk gemaakt door kleine fotosynthetische protisten zoals bepaalde bacteriën, coccolithoforen en algen. Vervolgens wordt het carbonaat gebruikt door verschillende dieren, zoals tweekleppigen en de poliepen die koraalriffen vormen. Zij bouwen hun schelpen of raamwerk van CaCO 3kristallen.
"[Coccolithoforen] waren de eerste organismen die een gestage regen van calciumcarbonaat uit de bovenste, verlichte zone van de oceaan naar de diepzee brachten".p144
Carbonaten zijn gesteenten gevormd uit deze bronnen, plus alle CaCO3 die uit de oplossing is neergeslagen. Sommige carbonaten lossen op in het water. Het slaat neer wanneer de fysische toestand van het water verandert. Bijvoorbeeld, als de concentratie van CaCO3 hoog is, dan kan een temperatuurdaling of een verandering in pH (zuurgraad) neerslag veroorzaken.
Florida Bay, de ondiepe lagune achter de Florida Keys, staat model voor de omstandigheden waarin kalksteen op het continentaal plat ontstond. Natuurlijk waren de soorten toen iets anders, maar als ecosysteem is het vergelijkbaar.
In de Florida Bay is een soort bloeiende plant genaamd zeegras in overvloed. Ook is er veel wit, melkachtig water vol met calciumcarbonaat. Dit wordt voornamelijk gevormd door Melobesia, een kleine rode alg die op het zeegras leeft.p151 Tenslotte produceren de organismen enorme hoeveelheden slijm, een polysaccharide. Er zijn goede redenen om aan te nemen dat het slijm door micro-organismen wordt geproduceerd om de vorming van hun carbonaatskelet te sturen.p139 Als neveneffect beperkt het slijm de hoeveelheid carbonaat die in oplossing gaat. p155
Florida Bay is een plat platform dat een enorme hoeveelheid carbonaatgesteente heeft afgezet.
"Je moet meer dan 3000 voet boren voordat je bij een ander type gesteente komt, en dat is van Krijt leeftijd, zo'n 70 miljoen jaar geleden".p158
Veel kalkstenen bevatten fossielen, en sommige bestaan bijna volledig uit skeletmateriaal. Krijt bestaat voor ~99% uit coccolieten; de kalksteen van Solnhofen is beroemd om zijn dierlijke fossielen; en er zijn veel schelpkalkstenen uit verschillende perioden. Kalksteen wordt niet veel gevonden vóór het Cambrium, omdat dieren met schelpen toen nog niet waren geëvolueerd.
Wanneer kalksteen tot een hoge temperatuur wordt verhit en aan de voet van een berg wordt samengeperst, herkristalliseert het tot het metamorfe gesteente marmer. Marmer is vrij dicht, relatief gemakkelijk te snijden of tot blokken te vormen, en sommige vormen zijn wit van kleur.
Kalksteen is hard genoeg om bestand te zijn tegen verwering, maar meestal zacht genoeg om door steenhouwers te worden bewerkt (gesneden en gekerfd). Het wordt gebruikt als bouwmateriaal. Kalksteen, met name Portland-kalksteen, werd in de 19e en 20e eeuw populair voor de bouw van bijvoorbeeld kerken, banken en huizen. Door zure regen wordt kalksteen echter langzaam aangetast.
Kalksteen wordt gebruikt om glas en cement te maken. Het wordt ook gebruikt om ijzer te maken in een hoogoven, om onzuiverheden uit het ijzererts te verwijderen.