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Calciumcarbonat, ein vielseitiger Stoff

Wenn der Chemiker vom Stoff Calciumcarbonat spricht, meint er ein weißes Pulver, das sich in einer Chemikalienflasche befindet. Doch gerade dieses Beispiel zeigt, dass der Stoffbegriff nicht so leicht definierbar ist, denn der "Stoff Calciumcarbonat" begegnet uns in der Natur in vielen Variationen:

Kalkstein ist durch sedimentäre Ablagerung im Meer gebildetes Calciumcarbonat. Manche Kalksteine, zum Beispiel die im Weißen Jura, sind relativ rein. Andere sind durch geringe Mengen an organischen Substanzen wie Bitumen dunkel gefärbt, zum Beispiel im Schwarzen Jura. Die Kalksteine der Schwäbischen Alb und des Jura sind reich an Versteinerungen. Kalkstein war schon im Altertum ein wichtiges Baumaterial, die Cheops-Pyramide ist daraus gebaut.

 
Ammonit

Versteinerter Ammonit auf Kalkstein


Der Calcit ist die chemisch stabilste Form des Calciumcarbonats und bildet farblose oder durch Fremdeinschlüsse gefärbte Kristalle, die nach dem trigonalen System kristallisieren und in vielen Formen und Kombinationen auftreten. Calcite sind sehr gut spaltbar und spalten sich nach dem Rhomboeder. Die meisten Kalksteine oder Marmore enthalten kleinste Kristalle von Calcit. Sie bilden sich in Hohlräumen, Spalten, Klüften und Höhlen, die von hartem Wasser durchflossen werden.
 
Der Aragonit ist im chemischen Aufbau dem Calcit sehr ähnlich aber nicht so beständig und kommt darum in der Natur nicht gesteinsbildend vor. Er bildet in reiner Form farblose bis weiße Kristalle, die aber ausschließlich nach dem rhombischen System kristallisieren. Aragonit spaltet nicht gut und unterscheidet sich dadurch vom Calcit.
 
Dolomit bildet wasserklare oder durchscheinende Kristalle, die gut spaltbar sind. Sie kristallisieren wie Calcit nach dem trigonalen System, jedoch kommen keine skalenoedrischen Formen vor. Das Mineral ist im reinen Zustand ein Calcium-Magnesiumcarbonat, das mit Hilfe der Salzsäureprobe von Aragonit und Calcit unterschieden werden kann: Mit verdünnter Salzsäure entwickelt sich kein Kohlenstoffdioxid, erst beim Erwärmen lässt sich das typische Sprudeln beobachten. Die Dolomiten als Dolomit-Gebirge entstanden wie die Kalk-Gebirge sedimentär am Meeresboden, aber unter Beteiligung der im Meerwasser gelösten Magnesium-Ionen.

 
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Kristallisierter Dolomit von Navarra Dolomiten: Sellagruppe

 
 
Kreide nennt man die in der Kreidezeit aus den Schalen von Kleinstlebewesen gebildeten weißen Kalke, die im Gegensatz zum Kalkstein stark abfärben und daher als Pigmente verwendet werden. Kreidevorkommen finden sich in Rügen, in Jütland/Dänemark oder in der Champagne/Frankreich. Kreide wird zur Herstellung von Malkreide und als weißes Pigment verwendet.


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Kreidefelsen auf Rügen im Jahr 2001



Tropfsteine kommen in den Höhlen der Kalkgebirge vor und wachsen zapfenartig von der Decke (Stalaktiten) oder von den Böden (Stalagmiten). Zum Beginn des Wachstums bilden sich feine Sinterröhrchen von der Decke, die im Laufe der Zeit zu Stalaktiten auswachsen. Tropfsteine werden durch den langsamen Zerfall des im Sickerwasser gelösten Calciumhydrogencarbonats gebildet. Sie können aus Calcit oder aber auch aus Aragonit bestehen, meistens enthalten sie jedoch ein Gemisch beider Mineralien.

 
Stalaktit-Querschnitt Stalaktit-Längsschnitt

 

 

Zuerst entsteht ein Sinterröhrchen, an dem sich dann der Stalaktit bildet


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Sinterröhrchen in den Beatushöhlen Stalagmiten in den Beatushöhlen
   

Kalksinter entsteht, wenn hartes Wasser aus dem Untergrund zutage tritt. Das gelöste Calciumhydrogencarbonat wandelt sich zu Kohlenstoffdioxid und zu Kalk um, der dann treppenstufig angeordnete Terrassen und tropfsteinartige Gebilde um die Quelle herum bildet. Die berühmten Kalksinter-Terrassen von Pamukkale in der Südwest-Türkei sind bis zu 80 Meter hoch. Der Name Pamukkale bedeutet soviel wie "Watteschloss". Ebenfalls berühmt sind die Kalksinter-Terrassen in der Nähe des Ortes Mammoth Hot Springs im Yellowstone Nationalpark/USA.

 
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Sinter-Calcit von Ilsfeld Kalksinter in den Beatushöhlen

 
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Versintertes Vogelnest Versinterte Tannenzweige
 
 
Das Vogelnest auf dem Bild ist wie der Tannenzweig bei einer Quelle in das Wasser gefallen und durch das kalkhaltige Wasser versintert. Beide Stücke befinden sich im Naturhistorischen Museum zu Bern. In Wasserleitungen kann sich ebenfalls Kalksinter bilden, wenn kalkhaltiges Wasser längere Zeit ungenutzt in den Rohren stehen bleibt oder wenn es in heißen Rohren von Kaffeemaschinen erhitzt wird. Kaffeemaschinen oder Bügeleisen müssen öfters entkalkt werden, da sonst die Rohre immer mehr durch den gebildeten Kalksinter verstopft werden.


 
 
Verkalkter Tauchsieder


Travertin ist ein sehr fester Kalkstein, der sich durch Sedimentation aus kalkreichem Süßwasser gebildet hat. Der Travertin von Tivoli (Tibur) nahe bei Rom wurde zum Bau des römischen Kolosseums und des Petersdomes verwendet.

 


Lampe mit Travertinfuß



Das Gestein Marmor bildet sich nicht sedimentär sondern metamorph. Es entsteht, wenn sedimentär entstandener Kalkstein unter hohem Druck wieder in die Erdkruste hineingeschoben und dort bei hohen Temperaturen in einer Metamorphose umgewandelt wird. Der Kalkstein wird dabei grobkörniger und dichter. Dies ermöglicht die Polierfähigkeit der Marmore. Das berühmteste Marmorvorkommen der Erde bei Carrara in Italien diente schon den Römern als Baumaterial.
 
 
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