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Calciumcarbonat
Calciumcarbonat,
ein vielseitiger Stoff
Wenn der Chemiker von dem
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.
Versteinerter Ammonit
auf Kalkstein
Kalkstein
Kalkstein ist durch sedimentäre
Ablagerung im Meer gebildetes Calciumcarbonat. Manche Kalksteine, z.B.
im weißen Jura sind relativ rein, andere sind durch geringe Mengen
an organischen Substanzen - z.B. Bitumen - dunkel gefärbt, z.B. im
Schwarzen Jura. Die Kalksteine der Schwäbischen Alb und des Jura
sind reich an Versteinerungen. Kalkstein war schon im Altertum ein wichtiges
Baumaterial, z.B. für den Bau der Cheops-Pyramide.
Calcit (Kalkspat)
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.
Aragonit
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
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 Dolomitgebirge, z.B. die Dolomiten,
entstanden wie die Kalkgebirge sedimentär am Meeresboden, aber unter
Beteiligung der im Meerwasser gelösten Magnesium-Ionen.
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Kristallisierter Dolomit
von Navarra
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Dolomiten: Sellagruppe
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Kreide
Kreide heißen 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.
Kreidefelsen auf Rügen
im Jahr 2001
Tropfsteine
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 (Bild 7), die im Laufe
der Zeit zu Stalaktiten auswachsen (Beachten Sie in Bild 4 das Sinterröhrchen
im Zentrum des Stalaktiten!). 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.
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Stalaktit-Querschnitt
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Stalaktit-Längsschnitt
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Zuerst entsteht ein
Sinterröhrchen, an dem sich dann der Stalaktit bildet
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Sinterröhrchen
in den Beatushöhlen
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Stalagmiten
in den Beatushöhlen
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Kalksinter
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
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Kalksinter in den Beatushöhlen
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Versintertes
Vogelnest
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Versinterte Tannenzweige
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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, z.B. in
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
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
Marmor
Die Marmorgesteine bilden
sich nicht sedimentär sondern
metamorph. Sie entstehen, wenn sedimentär
entstandener Kalkstein unter hohem Druck wieder in die Erdkruste hineingeschoben
und dort bei hohen Temperaturen umgewandelt wird ("Metamorphose"). Der
Kalkstein wird dabei grobkörniger und dichter. Dies ermöglicht
die Polierfähigkeit der Marmore. Das berühmteste Marmorvorkommen
der Erde bei Carrara/Norditalien diente schon den Römern als Baumaterial.