Man sagt ja nicht umsonst »steinalt«.

Kalkstein und artverwandte Mineralien sind einige hundert Millionen Jahre alt. Sie entstanden aus den Ablagerungen von Lebewesen, die sich zu gigantischen Erdschichten verdichtet haben. Jeder Stein gibt uns einen Einblick in die Geschichte unseres Planeten, der – aus gutem Grund und Boden – Erde heißt.

Calcitgruppe

Calcit (Calciumcarbonat CaCO3) gehört zusammen mit Gaspéit (Nickelcarbonat NiCO3), Magnesit (Magnesiumcarbonat MgCO3), Otavit (Cadmiumcarbonat CdCO3), Rhodochrosit (Mangancarbonat MnCO3), Siderit (Eisencarbonat FeCO3), Smithsonit (Zinkcarbonat ZnCO3) und Sphärocobaltit (Kobaltcarbonat CoCO3) zur Calcitgruppe. Die Calcitgruppe vereint Minerale mit der einfachen chemischen Formel A+CO3 und der gleichen Kristallstruktur. Die einzige Ausnahme bildet Sphärocobaltit, der in 2 unterschiedlichen Kristallstrukturen auftritt.

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Beim Versuch, in die Formenvielfalt der Kristalle Ordnung hineinzubringen, entdeckte man im frühen 19. Jahrhundert bestimmte Gesetzmäßigkeiten. So unterliegen die Atome und Moleküle kristalliner Feststoffe – im Gegensatz zu amorphen wie z. B. Glas – einer Symmetrie, die in nur sieben verschiedene Muster, die sogenannten Kristallsysteme, eingeordnet werden kann. Eines davon, das trigonale Kristallsystem, zeichnet die Calcitgruppe aus.

Ihr Namensgeber Calcit kommt vor allem als Kalkstein, Kreide, Marmor und Süßwasserkalk (Kalksinter, Kalktuff, Travertin) in der Natur vor. Calcit ist ein relativ weiches Mineral und weist einen großen Formenreichtum seiner Kristalle auf. Viele laufen spitz zu und sind prismenförmig, andere wiederum nahezu quadratisch, meist aber verzerrt. Dabei sind sie immer auf einer Unterlage aufgewachsen. Calcit bildet den Hauptbestandteil von Kalkgesteinen.

Es gibt drei natürlich vorkommende Modifikationen des Calciumcarbonats CaCO3 mit unterschiedlicher Kristallstruktur: Calcit (kristallisiert im trigonalen Kristallsystem), Vaterit (kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem) und Aragonit (kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem). Die stabilste der drei Modifikationen ist der Calcit.

Kalkstein

Vor etwa 350 bis 400 Millionen Jahren waren weite Teile des heutigen Deutschlands von einem warmen Flachmeer bedeckt. Das Wasser war mit 20° Celsius angenehm warm und bot vielen Meeresbewohnern einen optimalen Lebensraum. Dazu zählen vor allem mikroskopisch kleine Einzeller, die milliardenfach im Oberflächenwasser der Meere vorkommen, aber auch Algen, Korallen, Armfüßer, Krustentiere, Weichtiere und andere Meereslebewesen. Kalkstein ist ein reines Naturprodukt und hat sich aus den kalkhaltiger Schalen und Skeletten abgestorbener Meeresbewohner gebildet. Oft kann man die versteinerten Formen urzeitlicher Lebewesen im Kalkstein als Fossilien sogar noch erkennen.

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Dabei gibt es unterschiedliche Arten von Kalkgesteinen. Der Korallenkalk ist meist ungeschichtet und besitzt eine feinkörnige, massige Struktur. Er wird oft auch als Massenkalk bezeichnet. Besteht der Kalkstein zu einem hohen Anteil (mindestens 40 %) aus Magnesiumcarbonat, spricht man von Dolomit. Marmor ist dagegen ein in der Erdkruste durch hohen Druck und Hitze umgewandelter Kalkstein. Eine weiche und sehr poröse Variante des Kalksteins ist die Kreide, aus der zum Beispiel die typischen weißen Felsformationen auf der Insel Rügen gebildet sind.

Thüringer Marmor

Mit Thüringer Marmor oder auch Saalburger Marmor bezeichnet man eine Gruppe thüringisch-vogtländischer Naturwerksteine. Hierbei handelt es sich im petrographischen Sinne nicht um Marmor, sondern um devonischen Kalkstein. Diese polierfähigen Kalksteine gibt es in unterschiedlichen Farbtönen. Sie wurden u. a. für den Berliner Dom und den Kaiserpalast in Peking eingesetzt.

Oolith

Oolith ist ein Sedimentgestein mariner Herkunft, das aus kleinen Mineralkügelchen (Ooiden) besteht, die durch ein kalkiges oder toniges Bindemittel verkittet sind.

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Man unterscheidet Kalk-Oolithe (aus Calcit oder Aragonit), Kiesel-Oolithe (aus Kieselsäure, meist verkieselte Kalkoolithe), Mangan-Oolithe (aus Manganoxiden) sowie Eisen-Oolithe (aus Eisenhydroxiden).

Die Ooide haben in der Regel einen Durchmesser von 0,5 bis 2 Millimeter. Sie entstehen in warmem kalkübersättigtem Wasser mit starker Wellenbewegung. Ausgangspunkt der Ooidbildung sind kleine Partikel, wie z. B. Sandkörner oder Bruchstücke von Muschelschalen, die durch die Wellenbewegung in der Schwebe gehalten werden und Kristallisationskeime bilden, an denen sich Kalk in konzentrischen Schalen oder in Form von radial-faserigen Calcitkristallen anlagert. Werden diese Ooide zu schwer, sinken sie auf den Meeresgrund ab und bilden eine Sedimentschicht, wobei sie durch die Wasserbewegung gerollt werden. Oolith entsteht durch die Verfestigung dieser Sedimentschicht zu Gestein (Diagenese).

Rogenstein verdankt seinen Namen den oben genannten Ooiden, die an Fischeier erinnern. Rogenstein wird in warmen Flachmeeren gebildet, deren Wasser kalkübersättigt ist. Um ein Muschelteilchen oder ein Sandkorn lagert sich der Kalk schichtweise ab; durch Wasserbewegung werden die Kalkkörper gerundet.

Aragonit

Aragonit kristallisiert im orthorombischen Kristallsystem in unterschiedlichster Form, z. B. kugelig oder Bäumchen-artig. Das Mineral tritt häufig als Ablagerung (Sinterbildung) im Umfeld kalkhaltiger heißer Quellen auf.

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Wenn es sich um einen wellenförmig gebänderten Kalksinter handelt, so nennt man ihn Sprudelstein. Entsteht er als Ansammlung von Kalkkügelchen, die sich an Thermalquellen um schwebende Fremdkörper bilden, so spricht man von Erbsenstein (Pisolith).

Aragonit kommt auch in Hohlräumen junger Ergussgesteine vor. In Erzgängen ist das Mineral korallenartig als sogenannte Eisenblüte zu finden.

Auch Ablagerungen in Wasserleitungen und Wasserkesseln bestehen oft aus Aragonit. Er ist zudem der Hauptbestandteil des Perlmutts und daher der Perlen, die von Muscheln gebildet werden. Auch das Skelett der Steinkorallen besteht aus Aragonit.

Aragonit verwandelt sich über längere Zeiträume in den stabileren Calcit, weshalb Aragonit in alten Carbonatgesteinen selten ist.

Vaterit

Vaterit kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem. Das Mineral entwickelt nur kleine, faserige bis prismatische Kristalle oder kugelige und strahlenförmig aufgebaute Verwachsungen.

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Vaterit ist neben Calcit und Aragonit die seltenste der drei natürlichen Modifikationen, die bei gleicher chemischer Zusammensetzung in unterschiedlichen Kristallstrukturen kristallisieren.

Das Mineral bildet sich bei niedrigen Temperaturen in mineralreichen Quellen, aber auch in organischen Geweben und stellt einen Bestandteil von Gallensteinen und Nierensteinen dar.

Bei Temperaturen über 400 °C wandelt sich Vaterit in den stabileren Calcit um.

Dolomit

Dolomit ist ein carbonatisches Calcium-Magnesiummineral, CaMg(CO3)2. Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem und entwickelt vorwiegend rhomboedrische Kristalle oder massige Verwachsungen.

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Das gleichnamige Dolomit-Gestein besteht zu mindestens 90 % aus dem Mineral Dolomit. Dolomit wird im Vergleich zu anderen Carbonaten nur sehr schwer von Säuren angegriffen. Erst bei warmer Salzsäure zeigt sich eine Reaktion - im Gegensatz zum Calcit, der heftig und unter Geräuschentwicklung mit der Salzsäure reagiert.

Marmor

Marmor entsteht durch die Umwandlung von Kalkstein unter großem Druck und bei hoher Temperatur. Wie Kalkstein besteht Marmor hauptsächlich aus einem einzigen Mineral, dem Calcit.

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Je nach Art und Menge der mineralischen Beimischungen erhält der Marmor seine gestreifte, geäderte, gefleckte oder geflammte Struktur. Darüber hinaus kann er dadurch auch fast alle Farbtöne annehmen. Oft stößt man auf größere eingelagerte Kristalle. Marmor gehört in der Bauwirtschaft zu den wertvollsten Rohstoffen.

Kreide

Kreide ist ein weiches und poröses Sedimentgestein. Sie ist u.a. aus Schalen von Kleinstfossilien, Foraminiferen, Schwämmen, Muscheln, Stachelhäutern, Kopffüßern und Kalkschlamm entstanden.

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Kreide stammt aus Ablagerungen in flachen Meeresrandzonen. Bei der Sedimentskreide handelt es sich um weiches und feines mikrokristallines Material. Die in den Meeresablagerungen von Norddeutschland, Dänemark und England vorkommenden Kreideschichten entstanden im geologischen Zeitalter der Oberkreide. Trotz späterer Überdeckung mit anderen Sedimenten hat sich keine wesentliche Verdichtung und Verfestigung (Diagenese) ergeben.

Mergel

Mergel (calcitischer Sandstein) ist Kalkstein mit hohem Ton- und Sandanteil.

Kalksinter

Kalkgestein, das durch Absonderung auf dem Festland entsteht – also jungen Ursprungs ist – wird Kalksinter genannt.

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Der Bildungsmechanismus ist hierbei die Ausfällung von Kalk aus kalkhaltigen Quellen. So wächst z. B. der einzige Wasserfall der Eifel pro Jahr wenige Zentimeter, wenn das mit Kalk gesättigte Wasser mit dem CO2 der Atmosphäre in Berührung kommt und Kalk ausfällt.

Die Kalksinter unterscheidet man, wenn sie lockere Absätze um Pflanzenteile herum haben, als Kalktuffe.

Onyxmarmor: Der Begriff ist aus mineralogischer Sicht falsch, da es sich weder um Marmor noch um Onyx handelt. Diese Gesteine sind in die Reihe der Süßwasserkalke (Kalksinter - Kalktuffe – Travertin) einzuordnen. Es handelt sich um sehr gut kristalline oder amorph erscheinende Kalksinter, die durch die hohe Reinheit der gesteinsbildenden Mineralien Calcit und Aragonit transparent oder mit einem eigenen Glanz erscheinen.

Als Travertin bezeichnet man Kalktuffe, welche verfestigt und dichter geworden sind. Man verwendet ihn an Fassaden oder als Bodenplatten. Heimische Vorkommen finden sich in Thüringen und Baden-Württemberg.

Gaspéit

Das selten vorkommende Mineral Gaspéit besteht aus Nickelcarbonat NiCO3. Es entwickelt kleine, rhombische Kristalle in massigen Mineral-Aggregaten von auffallend grüner Farbe. Es bildet sich in nickelsulfidhaltigen Adern von kieselsäurehaltigem Dolomitgestein. Gaspéit ist unlöslich in Wasser und nur sehr schwach löslich in Salzsäure. Weltweit sind nur etwa 20 Fundorte bekannt, darunter einer bei Richelsdorf in Hessen.

Magnesit

Magnesit – Magnesiumcarbonat MgCO3 – entwickelt rhomboedrische, prismatische Kristalle, aber auch erdige, massige Verwachsungen.

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Magnesit ist, wie die meisten Carbonate, in Säuren unter CO2-Abgabe löslich. Im Vergleich zum Calcit löst er sich allerdings nur in Pulverform in warmen Säuren. Heimische Vorkommen gibt es in Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Rheinland-Pfalz, Sachsen-Anhalt, Sachsen und Thüringen.

Rhodochrosit

Zu den Carbonaten gehört auch der Rhodochrosit, ein Mangancarbonat mit der chemischen Formel MnCO3. Er ist überwiegend von kleinen Kristallen geprägt, manche Steine sind von auffälliger himbeerroter Farbe. Oft ist Rhodochrosit in Drusen gewachsen. Heimische Vorkommen gibt es bei Elbingerode im Harz, bei Herdorf an der Sieg oder um Waldalgesheim bei Bingen.

Siderit

Siderit – Eisencarbonat FeCO3 – ist mit nahezu 50 % Eisengehalt und wegen seiner leichten Verhüttung ein wertvolles Eisenerz. Er war bereits in der Ur- und Frühgeschichte bekannt. Mit seiner Verarbeitung begann in vielen Kulturen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Eisenzeit. Das Mineral zeigt meist viele durchscheinende, glänzende, glatte Bruchflächen und lässt sich sehr gut spalten. In Deutschland befinden sich beachtliche Sideritlagerstätten im Siegerland, im Westerwald, im Harz, im Thüringer Wald sowie im sächsischen Erzgebirge.

Smithsonit

Smithsonit - Zinkcarbonat ZnCO3 – ist ein häufig vorkommendes Mineral und bildet sich durch Oxidation in Zinkerz-Adern. Es findet sich dort in kleinen Kristallen, in größeren Aggregaten oder in dichten erdigen Massen, insbesondere in kalkigen und dolomitischen Gesteinen. Heimische Vorkommen finden sich im Rheinland, in Baden sowie als Überzug auf Calcit-Kristallen im Harz. Bei starker Erhitzung zerfällt Smithsonit zu Zinkoxid.

Sphärocobaltit

Sphärocobaltit – Kobaltcarbonat mit der Formel CoCO3 – ist ein wenig verbreitetes Mineral, das gewöhnlich in kugelförmigen Massen mit kristalliner Oberfläche und strahliger Struktur ausgebildet wird, seltener in Form von Kristallen. Heimische Vorkommen finden sich im sächsischen Erzgebirge.

Perlmutt

Das Biomineralisat Perlmutt besteht zu mindestens 95 % aus der anorganischen chemischen Verbindung Calciumcarbonat (CaCO3) in der Modifikation Aragonit. Bis zu fünf Prozent bestehen aus organischer Substanz (Proteine und Conchin). Dabei bildet der Aragonit Plättchen, die zu einzelnen Schichten zusammengefügt werden. Zwischen den Plättchen erstreckt sich die organische Matrix.

Perlenbildung

Muscheln bilden eine Schale mit dem sogenannten Mantel. Die innerste Schicht der Schale besteht aus Perlmutt. Wenn ein Fremdkörper in die Muschel eindringt und von Mantelgewebe umschlossen wird, sondert dieses Perlmutt rund um den Fremdkörper ab: Es bildet sich eine Perle. Eine Perle besteht aus vielen Schichten, aus Tausenden Plättchen schillernden und gleichzeitig transparenten Aragonits.

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Bei dem Fremdkörper kann es sich beispielsweise um ein winziges Sandkorn oder auch um einen Parasiten – z. B. eine Milbe – handeln. Diesen natürlichen Mechanismus nutzt man in der Perlenzucht, bei der bewusst Fremdkörper in die Muscheln eingebracht werden. Perlen bildende Muscheln sind sowohl im Meer als auch im Süßwasser zu finden. Allerdings können nur die wenigsten Muscheln und einige Schnecken Perlen ausbilden.

Brochterbeck-Formation (Cenoman-Kalk)

Hierbei handelt es sich um fossilarme, flaserige oder gebankte hellgraue bis weiße Kalksteine, die im Norddeutschen Tiefland zur Zeit der unteren Oberkreide (Cenoman) abgelagert wurden. Als flaserig bezeichnet man ein Gesteinsgefüge mit gelängten, gezerrten Gesteinskomponenten.

Feuerstein

Feuerstein ist ein Kieselgestein und besteht nahezu ausschließlich aus Siliziumdioxid (SiO2). Bevorzugt werden Gesteinsbildungen mit dem Begriff „Feuerstein“ belegt, die durch Verdichtung und Umwandlungsprozesse in feinkörnigen marinen Kalksteinen entstanden sind.

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Vermutlich sorgen kieselsäurehaltige Lösungen bei der der Gesteinsbildung für eine Verdrängung von Karbonaten. Feuersteinvorkommen finden sich in zahlreichen jura- und kreidezeitlichen Ablagerungen. Meist liegen die Knollen eingebettet in Kreideablagerungen.

Der Name „Feuerstein“ verweist auf seine historische Bedeutung für das Feuermachen.

Faserkalk

Faserkalk ist die Bezeichnung für eine besondere Variante des Calcits, einen faserig aufgebauten Kalkstein, der im norddeutschen Geschiebe, vornehmlich im östlichen Schleswig-Holstein und im Norden von Mecklenburg-Vorpommern, gefunden werden kann.

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Im frühen Eozän hatte Vulkanismus dort zu einem feinen Ascheregen geführt, der sich in den tonigen Sedimenten des Meeres ablagerte. Die entstehende Tufflage bildete einen Keimrasen, von dem aus Calcit-Fasern rechtwinklig nach oben und nach unten in die umgebenden tonigen Lagen gewachsen sind. Die Tufflage bildet also eine Art Nahtstelle, die bei den meisten Fundstücken noch gut zu erkennen ist. Fehlt sie, handelt es sich um ein an dieser Stelle auseinandergebrochenes Stück.

Die am Ostseestrand und in Kiesgruben zu findenden erbsen- bis faustgroßen Faserkalke sind meist gelblich-grau, zuweilen auch grünlich gefärbt. An der mecklenburgischen Ostseeküste treten auch seltene rosafarbene Faserkalke auf.

Stinkkalk

Kalkstein kann bis zu mehreren Prozent organische Substanz enthalten und wird dann bituminöser Kalk – bei Vorhandensein von Schwefelwasserstoff auch Stinkkalk genannt. Beim Reiben des Minerals tritt ein unangenehmer Geruch zutage.