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Kalkstein

Travertin, Kalksinter, Kalktuff, Plattenkalk, Marmor

Als häufiges Sedimentgestein der Erdkruste begegnet uns Kalkstein sozusagen auf Schritt und Tritt: als Pflaster- und Wegschotter unter unseren Füßen, als Baumaterial für Kaiserburgen und Königsschlösser, als mächtiges Gebirgsmassiv in der Natur und als Fliese in unserem  Badezimmer. Kaum ein anderes Gestein findet so viele Verwendungsmöglichkeiten.

Was ist Kalkstein?

Das Gestein besteht aus winzigen Kalzit-Kristallen. Kalzit (kristalliner Kalk) ist chemisch gesehen Kalziumkarbonat (CaCO3). Kalkstein ist das häufigste karbonatische Sedimentgestein der Erdkruste. Karbonate sind Verbindungen mit negativ geladenem Karbonat-Ion (CO32-) in ihrem Ionenmolekül. Wie bei Gips und anderen Salz-und Sedimentgesteinen handelt es sich um ein monomineralisches Gestein, das aus nur einem einzigen Mineral besteht und nicht – wie die meisten Gesteine – definitionsgemäß aus mehreren.

Farbe und Erscheinungsbild:

Reiner Kalkstein ist weiß, in reiner Form aber nur sehr selten .
Kalkstein im weitesten Sinne kann durch verschiedenste mineralische Beimengungen ganz unterschiedliche Farben und Marmorierungen annehmen. Sein gesamtes Erscheinungsbild hängt ganz von der Art des jeweiligen Kalkgesteins ab.

Kalkstein entsteht durch Verwitterung:

Kalkstein entsteht aus den Zerfallsprodukten kalkhaltiger Gesteine und ist somit eine Verwitterungsneubildung. Das Gestein wird zunächst in Wasser gelöst. Durch Ausfällen von Kalk wiederum bildet sich während komplexer Prozesse Gestein bzw. Mineral. Die gelösten Kalzium- und Karbonat-Ionen gelangen über Flüsse in die Weltmeere. Eine Vielzahl von Lebewesen benötigen den gelösten Kalk, um ihn als Stoffwechselprodukt in Form von Schalen, Skeletten und Gehäusen wieder auszuscheiden – meist als Kalzit, aber auch als Aragonit. Nicht nur Schnecken, Muscheln und ähnliche Tiere, sondern eine ganze Reihe planktonischer, also frei im Wasser treibender, einzelliger Kleinstlebewesen sowie die Riffe bildenden Schwämme, Korallen, Moostierchen und Kalkalgen sind auf den Kalk angewiesen. Nach ihrem Absterben bleiben die Gehäuse auf dem Meeresboden liegen, wo sie im Laufe der Zeit verfestigt werden und mächtige fossile Gesteinsschichten aufbauen können.

Entstehung von Kalkstein in der Erdgeschichte:

Die weitaus häufigste Form von Kalkgestein sind die geschichteten Kalksteine. Ist die Schichtung sehr massiv, nennt man sie gebankt. Plattenkalke dagegen sind wesentlich dünner geschichtet; sehr dünne Platten werden fälschlicherweise auch als Schiefer bezeichnet (z.B. Solnhofener Schiefer). Die horizontalen, bis zu mehreren tausend Metern mächtigen Ablagerungen sind die Überreste der Meere längst vergangener Zeiten – entstanden durch das Ausfällen von Kalk.

Der Ausfällungsprozess  ist vor allem klimatisch bedingt und abhängig von der im Wasser gelösten Kohlensäure-Konzentration. Die Kohlensäure stammt letztendlich aus der Luft: Regen filtert Kohlendioxid (CO2) aus; im Wasser entsteht Kohlensäure (H2CO3). Je mehr Kohlensäure im Wasser vorhanden ist, desto mehr Kalk löst sich. Bei Abkühlung des Ozeanwassers erhöht sich der Kohlensäuregehalt; mehr Kalk wird gelöst, und er fällt weniger oder gar nicht aus. Gleichzeitig verringert sich bei niedrigeren Temperaturen die Anzahl einzelliger Algen, die dem Wasser Kohlendioxid entziehen, so dass sich dieser Effekt verstärkt.

Über Jahrmillionen andauernde klimatische Trockenphasen führten durch Verdunstung zur Abnahme der Wassermenge und dem allmählichen Verschwinden der Meere. Ein Beispiel ist die starke globale Erwärmung während des Perm (vor 290 bis 250 Millionen Jahren): Großflächige Meeresbereiche, vornehmlich Lagunen, verdunsteten. Der Vorgang gipfelte in der Eindampfung des Zechsteinmeeres in ganz Europa. Dabei wurde zunächst Kalk ausgefällt und dann – in großem Ausmaß – Salzgesteine.

Der Mitteleuropäische Jura:

Da es stets Meere gab, treten Kalksteine in den verschiedensten Epochen der Erdgeschichte auf. Die wohl mächtigsten und bekanntesten Ablagerungen dieser Art sind die des Jura. Der heutige Begriff Jura beschreibt einen zusammenhängenden Mittelgebirgszug, beginnend mit dem französischen Jura in nordöstlicher Richtung  über den schweizer Jura zum schwäbischen Juragebiet (Schwäbische Alb), weiter über das Altmühltal bis zum fränkischen Jura (Fränkische Alb). Er beschreibt in etwa die Linie: Lyon – Basel – Ulm – Nördlingen – Nürnberg – Bamberg.

Das europäische Jura-Meer:

Im Rhät (Trias) vor ca. 210 Millionen Jahren drang die heutige Nordsee von Norden her über die Mitteldeutsche Straße nach Süden bis zu den Haßbergen (nordöstlich von Schweinfurt) vor. Über die Hessische Straße und vom südwestlichen Rhone-Becken breiteten sich Meere im unteren Jura bis in den fränkischen Raum aus. Bereits im unteren Jura also gab es ein zusammenhängendes fränkisch-schwäbisches Meeresbecken, das Jura-Meer. Dieses Flachmeer bestand während des gesamten Jura-Zeitalters bis vor 195 Millionen Jahren. Im Mitteljura, vor ca. 170 Millionen Jahren, überflutete das Jura-Meer die sich absenkende Vindelizische Schwelle und verband sich mit der Tethys. Dieses zentrale Mittelmeer lag zwischen den Urkontinenten Gondwana und Laurasia in äquatorialer Richtung. Das heutige Mittelmeer, das Schwarze und das Kaspische Meer sind die Überreste der Tethys.

Plattenkalke:

In der Gegend um Solnhofen und Eichstätt im Altmühltal (Bayern) werden bereits seit der Römerzeit geschichtete Kalksteinplatten abgebaut. Die Feinkörnigkeit des Gesteins ermöglichte die Verwendung als Lithographiestein im Steindruck bereits seit 1796. Seine gleichmäßige Härte und feine Oberfläche machten den Stein weltweit konkurrenzlos. Sehr beliebt war er als Bildhauerstein; außerdem wurde der Kalkstein als Baumaterial in Kirchen und Palästen verwendet: In der Hagia Sophia in Istanbul ist der Boden mit Solnhofener Plattenkalk ausgelegt.

Mit dem Fund des Urvogels Archaeopteryx 1861 erlangten die Solnhofener Plattenkalke paläontologischen Weltruhm. Der Archaeopteryx wurde etwa ein Jahr nach der Veröffentlichung von Darwins umstrittenem Buch „Von der Entstehung der Arten“ entdeckt und spielte in Darwins stark umstrittener Evolutionstheorie eine entscheidende Rolle. Die  Fossilien der Plattenkalke sind zum Teil hervorragend erhalten. Allerdings wird so mancher Fossiliensammler oder Besucher enttäuscht sein: Gut erhaltene Fossilien treten meist nur beim systematischen Abbau des Gesteins zutage und verbleiben zunächst bei den Steinbruchbesitzern. Fossilien in den Solnhofener Schichten sind im Vergleich zu anderen Orten sogar eher selten.

Triadische Riffe in den Alpen:

In riesigen Sedimentationsbecken der Ausläufer des Urmittelmeeres  Thetys wurden während der Trias( vor 250 – 210 Millionen) Jahren im Bereich der Dolomiten, im Dachsteingebirge und in den Nördlichen Kalkalpen bis zu dreitausend Meter mächtige Kalk- und Dolomitsteinschichten abgelagert, und an flacheren Stellen entstanden riesige Riffe. Ihre fossilen Reste sind in den nördlichen Kalkalpen überall zu finden. Im seichten Flachwasserbereich des Jura-Meeres in der Fränkischen Alb waren Schwammriffe häufig und sind als sogenannte Schwammstotzen fossil überliefert . Im Voralpenbereich ist auch Muschelkalk nicht selten.

Kalksteinbildende Einzeller:

Die berühmten Kreidefelsen von Rügen bestehen aus den Gehäuseresten von Abermilllionen von Einzellern – sogenannten Coccolithen – und weiteren einzelligen planktonischen Organismen wie Foraminiferen (Kammerlinge). Fossile Vertreter erreichten Durchmesser bis zu 15 cm und sind damit die größten Einzeller aller Zeiten.

Der Dolomit, der Bruder des Kalksteins:

Ein sehr nahe verwandtes und auch optisch kaum unterscheidbares Gestein ist der Dolomit. Dolomit kann noch im Meeresbecken aus ausgefälltem Kalkstein hervorgehen. Bei der Dolomitisierung werden unter hohem Wasserdruck in der Tiefsee allmählich Kalzium-Ionen durch Magnesium-Ionen ersetzt. „Idealer“ Dolomit (CaMg(CO3)2) besteht je zur Hälfte aus Kalzium- und Magnesium-Ionen.

Kalksinter:

Erwärmt sich stark kalkhaltiges, unteridisch fließendes Wasser an Quellaustritten, wird im Wasser gelöste Kohlensäure frei und Kalk scheidet sich ab. Wird das Wasser an steile Bachläufe gut bewegt, verstärkt sich der Vorgang, da Kohlendioxid besser entweichen kann. Im Laufe der Zeit entstehen so Schicht für Schicht Dutzende Meter kristallinen Kalkes und durch Sinterablagerung versetzte Terrassen. Die schönsten Sinterbildungen Europas aus schneeweißem Kalk kann man in Pamukale in der Türkei bewundern.

Sintergesteine haben meist feinkörnige Kristallstruktur, sind sehr porös und stark gebändert. Aus kaltem Wasser kristallisiert vornehmlich Kalzit aus, an heißen Quellen und Geysiren Aragonit. Oft werden Pflanzenreste umschlossen, die dann die Zeiten als Sinterfossil überdauern.
Der abgesetzte Kalk kann sehr porös sein, deshalb spricht man auch von Kalktuff. Nicht zu verwechseln mit den vulkanischen glasartigen Gestein, das ebenfalls Tuff genannt wird. Im Natursteinhandel wird stark abgelagerter und verhärteter Kalktuff als Travertin angeboten und zu Bauzwecken verwendet. Sehr schöne Travertine stammen u.a. aus Italien.

Steter Tropfen macht den Stein:

Tropfsteine sind ebenfalls Kalksinter, nur daß sie in Höhlen in Zapfenform von der Decke oder vom Boden wachsen. Die von oben wachsenden Tropfsteine nennt man Stalaktiten, die von unten wachsenden Stalagmiten. Im Gegensatz zum bekannten Sprichwort wird hier also aus stetem Tropfen Stein gebildet – und nicht etwa ausgehöhlt.

Karst:

Wenn kohlensäurehaltiges Wasser unterirdisch durch das Gestein fließt, wird der Kalk durch die Kohlensäure gelöst – es entsteht der Karst. Diese Hohlräume treten als weitläufige Höhlensysteme auf. Besonders ausgedehnte Höhlen finden sich im französischen Jura. In der Höhle von Lascaux zum Beispiel suchten schon unsere Vorfahren vor etwa 10 000 bis 20 000 Jahren Unterschlupf und hinterließen kunstvolle Darstellungen an den Wänden.

Hin und kommt es in oberflächennahen Gängen zum Einsturz der Höhlendecke, so dass ein trichterförmiges Loch von der Erdoberfläche zur Höhle entsteht. Diese Dolinen genannten Trichter werden für viele Tiere zur tödlichen Falle: Mengen vorzeitlicher Knochen von Bären, Hirschen und anderen Tieren sammeln sich so im Laufe der Zeit in der Höhle an. Der Nachwelt bleiben auf diese Weise oft vollständige Skelette der Tiere erhalten.

Marmor:

Wird auf vor langer Zeit entstandenen Kalkschichten ständig neues Sediment abgelagert, nimmt der Druck auf die unteren Schichten zu. Durch die entstehende Hitze verändert sich die Kristallstruktur des Kalksteins: Es bilden sich – im Gegensatz zum mikrokristallinen Kalkstein- Kristalle mit einer Größe von mehreren Millimetern. Dieses früher als“Urkalk“ bezeichnete Kalkgestein ist der Marmor. Hoher Druck und hohe Temperaturen treten auch in der Erdkruste im Kontaktbereich mit dem Magma vulkanischer Gänge auf, so dass auch dort Marmor entstehen kann. Metamorphite sind Gesteine, die derartigen verändernden Einflüssen unterliegen (griech. metamorphosis =Umwandlung). Die Bezeichnung Marmor wird im Handel fälschlicherweise für vielerlei Gesteine verwendet. Meist handelt es sich hierbei um „normale“ Kalksteine.

Die Übergänge vom Kalkstein zum Marmor sind fließend. Im Natursteinhandel werden marmorierte, feinkristalline, schleifbare Kalksteine oder Gesteine vollkommen anderer Zusammensetzung (z. B. Serpentinstein) fälschlicherweise oft als Marmore bezeichnet. Bei echtem Marmor handelt es sich allerdings ausschließlich um grobkörnige, kristalline, metamorphe Gesteine. Er ist lichtdurchlässig , nicht oder nur sehr wenig marmoriert und hat keine Hohlräume. Echter Marmor enthält auch niemals Fossilien, da diese durch die Metamorphose komplett aufgelöst werden. Marmor kann wie Kalkstein durch verschiedene Mineralbeimengungen die unterschiedlichsten Farbtöne  aufweisen. Weltberühmt ist der edle weiße Marmor aus Carrara, den schon Michelangelo für seinen David und andere Skulpturen verwendete. Dieser Marmor entstand aus Ablagerungen der Trias ( 250 bis 210 Millionen Jahre) und lässt Licht bis zu 30cm tief durchscheinen.

Industrielle Bedeutung:

Zur Entfernung von SO2 aus Rauchgas:

Kalkstein – in Form von Marmor oder aus Austernschalen gewonnen – wird verwendet, um giftiges  Schwefeldioxid (SO2) aus Rauchgas zu entfernen. Rauchgas bildet sich bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Die Kohle wird vor der Verbrennung mit Kalk vermischt; das Schwefeldioxid bindet sich an die Kalzium-Ionen. In der Asche entsteht Gips (CaSO4).

Erzverhüttung:

Bei der Verhüttung von silikathaltigen Erzen wird Kalkstein – häufig als besonders reiner Marmor – zur Schmelze gegeben. Dadurch trennen sich Silikat- und metallischer Anteil. Das Kalzium reagiert mit Siliziumdioxid (SiO2) zu amorphem (nichtkristallinem) Kalziumsilikat. Diese Schlacke (CaSiO3) ist das Abfallprodukt der Glasherstellung.

Mörtel ist gebrannter Kalk:

Durch Hitzeeinwirkung auf Kalk entsteht aufgrund des Sauerstoffes zunächst gebrannter Kalk (Kalziumoxid, CaO), der als Mörtel verwendet wird. Wasserzugabe macht aus dem gebrannten den gelöschten Kalk (Kalziumhydroxid, CaOH2). Dieser wiederum reagiert mit dem Kohlendioxid aus der Luft zu verfilzten, festen Kristallnädelchen aus kristallinem Kalk (CaCO3).

Glasherstellung:

Glas wird aus Quarzsand (SiO2), Soda (Na2Co3) und Kalk hergestellt. Bei Erhitzen der Mischung entsteht Löschkalk (CaO, s.o.) und Natriumoxid ( NaO2). Beides wird beim Verschmelzen des Quarzsandes in die amorphe Silikatstruktur des Glases zu dessen Stabilisierung eingebaut.

Weitere Verwendungsmöglichkeiten: in der Bauindustrie, Bildhauerkunst, zur Verbesserung landwirtschaftlichen Bodens, bei der Papierherstellung.

Vorkommen:

Marmor:

Weltweit; abbauwürdige Vorkommen in Predazzo und Carrara/Italien, Vintschgau/Italien, Griechenland, Schlesien/Polen, Spanien, Frankreich, Belgien, Norwegen, Zentralalpen, Tirol und Kärnten/Österreich, Cornwall/England, Schottland u.v.a.
Vorkommen in Deutschland: Odenwald, Fichtelgebirge, Oberpfälzer Wald, Schwarzwald, Erzgebirge, Riesengebirge, Marxgrün/Oberfranken/Bayern u.a.

Kalkstein:

Weltweit; Salzburg/Österreich, Flandern/Belgien, Tschechoslowakei, Marokko, Tunesien,
Algerien, Frankreich, Venezien/Italien, Tivoli/Toscana/Italien
Vorkommen in Deutschland: Schupach/Hessen, Baden, Schopfloch/Schwäbische Alb/Württemberg, Rosenheim/Bayern, Ruhpoldling/Bayern, Nehden/Nordrhein-Westfalen, Rheinisches Schiefergebirge, Solnhofen/Bayern,Treuchtlingen/Oberfranken/Bayern, Mainzer Becken/Rheinland-Pfalz, Niedersachsen u.a.

Kalktuff, Travertin:

Polling/Oberbayern, Stuttgart-Bad Cannstatt/Baden-Württemberg, Langensalza/Thüringen, u.a.

Kalzit

Kalzit (Calcit, Calzit)

Chemische Formel: CaCO3 Kalziumcarbonat
Mohshärte: 3
Spezifisches Gewicht: 2,7
Kristallsystem: Trigonal
Strich: weiss
Bruch: spröde, splittrig
Spaltbarkeit: Vollkommen
Farbe: Das reine Mineral ist farblos. Durch Beimengung verschiedenster Elemente tritt Kalzit in allen Farben auf: weiss, honiggelb, braun, rosa. Seltener auch grün und blau.
Glanz: Glasglanz, Harzglanz
Sonstige Eigenschaften: Durchsichtig bis opak, rote bis rosarote, gelbe oder blaue Fluoreszenz unter ultravioletem Licht, seltener Phosphoreszenz, auch Tribolumineszenz ( durch Reiben verursachtes Leuchten) und Thermolumineszenz (Durch Erhitzen verursachtes Leuchten) kommen vor. Kalzit löst sich bei Einwirkung von Säure unter kräftigem Aufbrausen. Beim Doppelspat ist sehr starke Doppelbrechung zu beobachten.
Andere Bezeichnungen: Kalkspat, der Name Islandspat wird neben doppelbrechendem Kalzit aus Island auch für Kalzit im allgemeinen verwendet.

Trotz seiner Häufigkeit und seiner geringen Edelsteinqualität aufgrund der niederen Härte gehören schöne Kalzitkristalle in Sammlerkreisen zu den beliebtesten Mineralen. Es handelt sich heute um das von Wissenschaftlern am besten erforschte Mineral.

Ursprung und Bedeutung des Namens

Der Name Kalzit leitet sich zunächst vom griechischen Wort “calix” ab, was soviel bedeutet wie “kleiner Stein”. Dieser Name spielt wohl auf die als winzige Kristalle gesteinsbildende Rolle des Minerals. Davon sich auch das lateinische Wort “calx” für Kalk ab.

Entstehung

Kalzit ist nach Quarz das zweithäufigste Mineral der Erdkruste und ist in sehr vielen Gesteinen zu finden. Es handelt sich um kristallines Kalziumkarbonat. Zur Kalzitgruppe gehören auch andere Karbonate wie Magnesit (MgCO3), Siderit (FeCO3), Rhodochrosit (Himbeerspat, Manganspat, MnCO3), Sphärocobaltit (CoCO3), Smithsonit( Zinkspat, ZnCO3), Otavit (CdCO3) und Gaspeit (Ni,Mg,Fe)CO3. Kalzit ist zudem das gesteinsbildende Mineral, aus dem die monomineralischen (aus nur einem Mineral bestehend), feinkristallinen Gesteine wie Kalksteine, Marmor und Kalksinter bestehen. Seine Entstehungsmöglichkeiten sind sehr vielfältig. Am häufigsten ensteht er durch Ausfällung aus verdunstenden Lösungen. Feinkristalliner Kalk wird auch in übersättigtem Meerwasser ausgeschieden. Gewisse Anteile an Gehäusen und Skeletten zahlreicher Meereslebewesen wie Muscheln, Armkiemer (Brachiopoden), Seeigeln, Schwämmen und vielen anderen, darunter auch einzellige Lebewesen werden in Form winziger Kristalle ausgeschieden. In Hohlräumen von Kalksteinen und kalkhaltigen Gesteinen bilden sich auf diese Weise sehr schöne Kristallgruppen auch als Kluftfüllung. Als Bestandteil des Magmas wird Kalzit auch aus Lösungen neben Opal, Chalcedon, Quarz u.a. in sogenannten Drusen oder Geoden ausgeschieden. Diese kristallgefüllten blasenförmigen Hohlräume entstehen durch sich ausdehnende Gase in erstarrender Lava. An gelösten Mineralstoffen reiche hydrothermale Lösungen dringen in das Lavagestein ein und Minerale wie Kalzit werden an der Hohlrauminnenseite als Kristalle ausgeschieden. Außerdem ist Kalzit in Erzgängen magmatischen Ursprungs zugegen und in hyrothermalen Gängen niederer Temperatur oft mit Sulfiden wie Pyrit, Kupferkies u.a. vergesellschaftet.

Kristallformen

Kalzit ist ein außerordentlich vielseitiges Mineral. Im trigonalen Kristallsystem kristallisiert er in mehr als 500 unterschiedlichen Kristallformen aus. Desweiteren sind durch vielfältige Kombination der Kristallflächen rund 1500 Erscheinungformen von Kalzitkristallen bekannt. Am häufigsten sind die vier wichtigen Kristallformen Rhomboeder, säulige bis gedrungen säulige prismatische Ausbildungen, tafelige (Blätterspat) und skalenoedrische Kristalle.Auch nadelige und feinfaserige Aggregate kommen vor. .

Als ein Schüler des schwedischen Mineralogen Torbern Olaf Bergmann (1735-1784), vor dessen Augen einen skalenoedrischen Kristall zerbrach, entdeckte der, dass alle Kalzite einen rhomboedrischen Kern besitzen. Deshalb zerbricht ein Kalzitkristall stets in viele rhombische Bruchstücke, wenn man ihn etwa auf den Boden wirft oder mit einem Hammer zerschlägt.

Zwillingsbildung ist bei Kalzit nicht selten. Auch Drillinge, Vierlinge und Viellinge treten auf. Zwillinge sind verwachsene Kristalle, deren Wachstum ganz bestimmten Gesetzen gehorchen. Die Vorraussetzung für das Wachstum eines Kristalls ist das Vorhandensein von Kristallisationskeimen. Wenn sich diese Kristallbausteine spiegelbildlich anordnen, entsteht eine „Zwillingsebene“, auf der ein Zwillingskristall aufwachsen kann. Die „Störung“ im Kristallgitter, die dazu nötig ist wird höchstwahrscheinlich von geringfügigen Verunreinigungen im Kristallgitter verursacht.

Bei Kalzitkristallen entstehen vorwiegend Berührungszwillinge:
Die gemeinsame Verwachsungsfläche zweier Zwillingskristalle kann die Basis eines Skalenoeders sein. Die Spitzen solcher Zwillingskristalle zeigen in um 180° unterschiedliche Richtungen. Solche Skalenoederzwillinge fand man früher besonders häufig in der englischen Grafschaft Derbyshire, daher stammt der Name „Derbyshire Twin“.
Verläuft das Kristallwachstum parallel zu den Flächen eines Rhomboeders, stehen die Skalenoeder oder prismatischen Kristalle geneigt zueinander. Zu dieser Art von Zwillingen gehören die Schmetterlings und Herzwillinge. Auch schmale langgestreckte skalenoedrische Kristalle bilden Viellinge als Kluftfüllung.
Durch Druckeinwirkung auf rhomboedrische Kristalle entstehen blattförmige sogenannte Druckviellinge. Man erkennt diese an den Spaltflächen der Einzelkristalle am Rhomboeder (Zwillingslamellierung). Druckviellinge kommen in der Natur in metamorphen Kalksteinen vor, können aber auch künstlich erzeugt werden.
Kalzium- und Manganionen sind aufgrund der ähnlichen Ionengrösse im Kristallgitter austauschbar. Deshalb kann Kalzit Durchdringungszwillinge mit Rhodochrosit (MnCO3) , auch Mangan-oder Himbeerspat genannt bilden.
Unter Nagelkopfspat versteht man einen Durchdringungszwilling, der einem Nagel ähnelt. Zwei langgestreckte skalenoedrische Kristalle durchdringen sich dabei t-förmig.

Die Varietäten

Kalk kristallisiert in Form unterschiedlicher Mineralen aus. Solche Modifikationen sind polymorph, das heißt sie bestehen aus dem selben Ausgangsmaterial Kalziumkarbonat ( CaCO3), kristallisieren jedoch in unterschiedlichen Kristallsystemen.

Aragonit ist eine rhombische Modifikation von Kalziumcarbonat. Derbe und feinkristalline Aggregate sind dem Kalzit sehr ähnlich. Größere Kristalle unterscheiden sich von Kalzit durch das rhombische Kristallsystem. Das Mineral ist nach seinen klassischen Fundort Aragon in Spanien benannt. Aragonit bildet sich häufig an heißen Quellen, auch Tropfsteine bestehen zuweilen aus Aragonit. Aragonit ist sehr häufig, jedoch nicht so häufig wie Kalzit.

Der seltene Vaterit kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem und ist eine Modifikation des Kalziumkarbonats, die bei hohen Temperaturen entsteht. Er bildet sehr feinkristalline faserige Aggregate und flache, plattige Kristalle. Als Mineralneubildung ist er Bestandteil von Mörtel und Beton.
Kalzit ist gegenüber von Aragonit und Vaterit das stabilere Mineral. Letztere beiden gehen bei erhitzen in Kalzit über.

Kalzit kann Ionen unterschiedlicher Elemente enthalten, wie Eisen, Mangan, Magnesium, Zink und in Spuren Kobalt, Strontium u.a.. Entsprechend werden solche Kalzite als Ferrokalzit (Eisen), Manganokalzit, Magnesiumkalzit usw. bezeichnet.

Ooide
Ooide sind kugelig-schalige Aggregate aus Kalzit oder Aragonit. Sie sind aus radialfaserigen Kristallen aufgebaut, die durch äußere Anlagerung beim Wachstum des Ooids zusätzlich einen konzentrisch-schaligen Aufbau bewirken. Sie enstehen durch die Kristallisation an Kristallisationskeimen wie Sandkörnchen oder kleinen Schalenresten von Meerestieren, die wie etwa in der Brandungszone durch ständige Bewegung des Meerwassers in der Schwebe gehalten werden. Viele solcher Ooide bilden das Gestein Oolith, das auch als sogenannter Erbsenstein aus Aragonit bestehen kann. Ein kalzitischer Oolith mit sandigem Bindemittel ist der Rogenstein.
Onkoide sind den Ooiden sehr ähnlich. Sie besitzen einen schaligen, aber nicht radialfaserigen Aufbau.
Im Handel werden verschiedenste Kalzitkristalle nach ihrer Farbe oder nach ihrem Aussehen bezeichnet.
Hundszähne oder Hundszahnspat (engl. Dog-toothed spar) werden im Handel Gruppen von skalenoedrischen Kalzitkristallen bezeichnet.

Schweinszahnspate sind gekrümmte Kalzitkristalle, die den Schneidezähnen von Schweinen gleichen
Als Honig- oder Orangen- oder Lachspat oder -kalzit werden Kalzite mit entsprechenden orangenen, bräunlichen und rötlichen Farbtönen auf Börsen angeboten.

Sandkalzit enthält Sandkörner, die beim Wachstum der Kristalle mit eingeschlossen wurden. Die Kristalle erscheinen daher braun und matt.

Kornspat werden kleine weiße skalenoedrische Kalzitkristalle bezeichnet, die Getreidekörnern gleichen, wie z.B. der Reiskornspat.

Kalzite können Ionen von Eisen, Mangan, Magnesium, Zink und in geringen Mengen Ionen der radioaktiven Elemente Strontium, Kobalt u.a. enthalten. Entsprechen werden solche Kalzite als Ferrokalzit (lat. Ferrum=Eisen), Manganokalzit, Magnesiumkalzit, Zinkkalzit, Stronium- und Kobaltokalzit genannt.

In feinkristalliner Form kommt Kalzit in vielerlei Kalkgesteinen, unter anderen als Kalksinter und Tropfstein vor. Ein metamorphes Kalkgestein ist auch der etwas grobkristallinere Marmor.

Besonderes und Wissenswertes

Beim Abbau von Basalt in Helgustadir einem Ort an der Reydafiord Bay in Ostisland stießen Arbeiter in der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts auf einen 6m langen und 3m breiten Hohlraum im Gestein. Der Hohlraum enthielt eine große Anzahl grauweisslicher bis sehr klarer Kalzitkristalle. Der dänische Arzt Erasmus Bartolinus, der die Kristalle untersuchte, entdeckte 1669 eine bis dahin unbekannte bemerkenswerte Eigenschaft dieser Kristalle: Die Doppelbrechung. Darunter versteht man die Fähigkeit von Kristallen Lichtstrahlen an der Kristalloberfläche in zwei Strahlen zu spalten. Wegen dieser Eigenschaft werden diese besonders klaren, rhomboedrischen Kalzitkristalle mit stark ausgeprägter Doppelbrechung als Doppelspate oder optische Spate bezeichnet und wegen ihrem klassischen Herkunftsort auch Islandspate genannt. Legt man einen solchen Kristall auf ein Schriftstück, so kann man die Schrift auf der Oberfläche des Kristalls doppelt lesen.
Solche Kristalle wurden früher als Polarisationsprismen, sogenannte Nicol`sche Prismen in Polarisationsmikroskopen eingesetzt. Während des zweiten Weltkriegs fand man optischen Spat in den Zieleinrichtungen von Geschützen und anderem Kriegsgerät. Der größte in Helgustadir gefundene Doppelspat ist 7m lang, 7m breit und 2m dick.

Erdgeschichtliches

Die Proteine der Lebewesen bestehen aus langen Ketten von
Aminosäuren. Ein Aminosäuremolekül kann in zwei spiegelbildlichen Formen auftreten. Diese sind in deren Struktur identisch, jedoch (mit Ausnahme der kürzesten Aminosäure Glycin) wie rechte und linke Hand spiegelbildlich verkehrt. Man spricht daher auch von Händigkeit. Man bezeichnet die zwei unterschiedlichen Formen als linksdrehende, bzw. rechtsdrehende Aminosäuren. In der heutigen Lebewelt treten allerdings lediglich linksdrehende Aminosäuren auf. Vor der Entstehung des Lebens müssen also links- und rechtsdrehende Aminosäuren in der Ursuppe voneinander abgetrennt worden sein, da nur linksdrehende Aminosäuren an der Bildung des Lebens teilnahmen. Ursache und Mechanismus dafür war bislang völlig ungeklärt. Amerikanische Wissenschaftler (Robert Hazen und Timothy Filley vom Geophysical Laboratory der Carnegie Institution in Washington ) haben nun (Meldung vom 03.05.2001) eine möglichen Mechanismus für die Trennung dieser spiegelbildlichen Moleküle entdeckt. Als sie einen faustgroßen Kalzitkristall in eine Lösung mit der Aminosäure Asparaginsäure tauchten, stellten sie fest, dass sich die beiden spiegelbildlichen Moleküle auf verschiedenen Flächen des Kalzitkristalls anlagerten. Dies hängt offensichtlich mit der unterschiedlichen Oberflächenstruktur der Kristallflächen zusammen. Warum jedoch gerade linksdrehende Moleküle an der Entsteheung der ersten Lebensformen beteiligt sind bleibt jedoch weiterhin offen. Die Forscher wollen nun weiterhin untersuchen, ob Kalzitkristalle auch an der Verkettung der Aminosäuren zu den ersten Proteinen beteiligt gewesen sein könnten..

Mythologie und Heilwirkung

In den Kulturen des alten Mexikos wurden bereits verschiedene Formen des Calcits als heilige Steine verehrt. Orangefarbener Kalzit galt z.B. als Schutzstein vor bösen Geistern, weil er die Kraft der Sonne speichere, die als höchste Gottheit verehrt wurde. Im alten Ägypten wurden aus grobkristallinen Kalzitaggregaten Statuen, Säulen, Gebrauchsgegenstände und vor allem Kanopen hergestellt. Dies sind Behälter in denen die Eingeweide der zur Unsterblichkeit des Körpers einbalsamierten Pharaonen aufbewahrt wurden. Die Deckel der Kanopen sind oft mit Tierköpfen ägyptischer Gottheiten geschmückt. Auch der Kanopenkasten des berühmten Pharaos Tutanchamun besteht aus Kalzit.
In Form feinkristallinen Kalks wird Kalzit schon seit Jahrtausenden in der Volksheilkunde eingesetzt. Umschläge mit Kalk wurden gegen Hautkrankheiten, Geschwüre, bei eitrigen Wunden und gegen Warzen verwendet. Kalkpräparate werden in der Kosmetik und für die Förderung des Knochenaufbaus verwendet. Kalzit unterstützt die Verdauung, und wirkt reguliernd auf das Säure-Basen-Gleichgewicht und auf den Enzymgehalt der Körpersäfte und des Blutes.
Schöne Kristalle werden als Kraftsteine angesehen, die dem Menschen helfen sollen sein Leben positiv zu sehen und Ausgeglichenheit und Lebensmut fördern.
Islandspat wird bei rheumatischen Beschwerden, Gicht und Nerven-reizungen und Entzündungen angewandt. Er soll durch Auflegen auch bei verblitzten Augen (beispielsweise verursacht durch Schweißen ohne Schutzbrille) und bei Kehlkopfreizungen helfen.
Kalzit wird dem Sternzeichen Steinbock zugeordnet.

Verwendung
Größere Kalzitkristalle werden trotz ihrer geringen Härte des öfteren zu Schmucksteinen verschliffen und Aggregate aus vielen verwachsenen größeren Kristallen sind als Trommelsteine (in einer Schleiftrommel rundlich geschliffen) sehr beliebt. Große Stücke werden des öfteren trotz ihrer starken Brüchigkeit auch zu Dekorationsgegenständen verarbeitet.
Island- oder Doppelspate fanden früher Anwendung in der optischen Industrie.
Kalksteine wie Travertin und Plattenkalke u.v.a. werden als Bausteine und zur Herstellung von Mörteln verwendet.
Auch als Versatzkomponente in der Glasindustrie und zur Herstellung von Lasuren in der keramischen Industrie spielt Kalzit eine Rolle. Oder als feines Schleifmittel z.B.in Zahnpasta.

Vorkommen:
Kalzit ist als zweithäufigstes Mineral der Erdkruste, vor allem feinkristallin in Kalksteinen weltweit sehr häufig.
Islandkalzit kommt neben seinem klassischen Fundort in Island heute hauptsächlich aus Mexico, wo ebenfalls große Mengen sehr klarer Kristalle gefunden werden. Hinsichtlich ihrer optischen Qualität sehr hochwertige Stücke findet man auch in Malmberget in Schweden.
Sehr große goldgelbe bis bräunliche Kristalle kommen in der drei Staaten- Mineralregion Kansas, Missouri und Oklahoma in den USA vor. Die dort gefundenen Kristalle besitzen eine Länge von bis zu 1m. Sehr schöne blaue Kristallgruppen mit hellroter Fluoreszenz kommen in Balmat im Bundesstaat New York vor. Klare farblose orangefarbene Exemplare kommen aus Cornwall und nadelige Aggregate aus grünlichen und rosaroten Skalenoedern aus Cumberland in England .
Weitere wichtige Fundorte sind in Brasilien, in Peru, in den Nördlichen und Südlichen Kalkalpen, im Juragebirge in Frankreich, in Italien und in der Schweiz.

In Deutschland findet man schöne Kalzite im Harz, wo er neben Quarz in Gangarten anzutreffen ist. Große Mengen schöner Kristalle findet man in Göpfergrün, in der Johanneszeche, in Dechsantsees und in Sinantengrün im Fichtelgebirge. Ausserdem in den Kalksteinbrüchen des Jura in der fränkischen Alb in Nordbayern, im böhmischen und sächsischen Erzgebirge, in der Umgebung von Ulm und Wunsiedel, auf der Insel Rügen und an vielen anderen Orten.

Ooide und Oolithgestein kommt beipielsweise in Karlsbad, in der Tschechischen Republik, in den Nördlichen Kalkalpen, im Steinheimer Becken in Bayern, in der Oolithzone des Muschelkalks in Borgholzhausen im Teutoburgerwald vor und an vielen anderen Orten mit marinen Ablagerungen.

Kohle

Bekanntlich sind alle Lebensformen der Erde aus Kohlenstoff aufgebaut. Der Kohlenstoff der allermeisten Kohlegesteine stammt von unter sauerstoffarmen Verhältnissen abgelagerten Resten von Tieren und Pflanzen. Daher rührt auch die Bezeichnung fossiler Brennstoff. Pflanzenkohlen, wie Braunkohle und Steinkohle bestehen aus pflanzlichen Resten.

Bitumenkohle dagegen aus dem Kohlenstoff von tierischen Fetten und Eiweißen. Die organischen Bestandteile der Lebewesen werden von Mikroorganismen zersetzt. Dabei entstehen Ketten von Kohlenstoffatomen,die mit Wasserstoffatomen gesättigt sind, die Kohlenwasserstoffe.

Sehr kurze Ketten sind leicht flüchtig und trennen sich als Erdgas von den längeren Kohlenwasserstoffketten ab. Die zurückbleibenden langen Ketten mit allerlei enthaltenen „Verunreinigungen“ liegen als Erdöl vor. Durch den komplizierten, druckabhängigen, chemischen Vorgang der Inkohlung wird die organische Substanz allmählich zusammen mit den Stoffen der „Verunreinigungen“ zu mineralischer Kohle. In erdoberflächennaher, unter geringen Druckverhältnissen entstandener Braunkohle sind die Kohlenstoffatome in amorpher Weise zusammengefügt.

Steinkohle dagegen entsteht in tieferen Erdschichten unter dem Druck darüberliegender Sedimente. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei über 80% und sie besitzt höhere kristalline Kohlenstoffanteile.

Der Prozess der Inkohlung führt letztendlich über Anthrazit (über 90% Kohlenstoffanteil) zu Graphit, einer Form reinen, kristallin aufgebauten und damit mineralischen Kohlenstoffs. Das Kristallgitter des Diamant dagegen, das ebenfalls aus reinem Kohlenstoff besteht, bildet sich unter sehr hohem Druck in magmatischem Gestein, sog. Kimberlit, wegen seines Vorkommes bei Kimberley in Südafrika.

Kreislauf der Gesteine

Die Entstehung und das Vergehen der Gesteine stellt sich in Form eines über Jahrmillionen währenden Kreislaufes dar. Die Vorgänge sind eng mit plattentektonischen Vorgängen verknüpft. Der Ursprung der Gesteine liegt in der flüssigen Erdkruste, dringt in Form flüssigem Magmas an die Erdoberfläche und läßt auf diese Weise zwischen auseinanderdriftenden Kontinentalplatten neue Erdkruste entstehen. Da sich der Umfang der Erde nicht verändert, muß an anderer Stelle ein Ausgleich geschaffen werden . Dies geschieht dort, wo sich zwei Platten aufeinander stossen. Die nach unten gedrückte Platte versinkt dabei in den Tiefen des flüssigen Erdmantels und wird erneut aufgeschmolzen. In dieses allumfassende Geschehen sind allerdings auch kleinere Kreisläufe innerhalb der äußeren Erdkruste eingeschaltet. Die ersten Sedimente entstanden zunächst aus der Verwitterung magmatischer Gesteine. Sedimente und Ergußgesteine werden abgelagert und gelangen allmählich durch Überlagerung in tiefere Bereiche der Erdkruste, wo sie sich durch Zunahme von Druck und Temperatur zu Metamorphiten umwandeln. Durch Auffaltungen, Hebungen und darauf folgende Abtragung können sie erneut an die Erdoberfläche gelangen, wo sie durch Verwitterung wiederum zu Sedimentiten werden und so fort. Das metamorphe Stadium muß dabei nicht unbedingt stattfinden. Sedimentite können schon bald wieder an die Erdoberfläche treten und erneute Verwitterung neues Ausgangsmaterial liefern. Diese Kreisläufe können von Gesteinen mehrmals durchlaufen werden ehe sie einer endgültigen, neuen Aufschmelzung zum Opfer fallen.

Kronstedtit

( (Fe2+/Fe3+)2-3 (OH)4(Si2O5 ) ) ist ein Eisenserpentin mit 2- oder 3- wertigem Eisen in dunklen Farbtönen von braun bis schwarz und grünschwarz mit gut ausgebildeter Spaltbarkeit. Im trigonalen Kristallsystem bildet er pyramidenförmige Kristalle mit glasigem bis harzigem Glanz. Auch radialstrahlige Formen kommen vor. Seine Dichte liegt um 3,3. Sein Strich ist im Gegensatz zum weissen Strich der meisten Mineralen aus der Serpentingruppe dunkel olivgrün.