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Kalzit
(Calcit)
CaCO3
Kalzit (= Kalkspat) ist
ein sehr weit verbreitetes Mineral. Es wird überwiegend sedimentär gebildet,
entsteht aber auch als Abbauprodukt bei der Zersetzung von Mineralen und
kommt in seltenen Fällen sogar magmatisch vor. (Diese Gesteine heißen
Karbonatite.)
Kalzit ist das Mineral, aus dem das weltweit häufigste Sedimentgestein -
Kalk - besteht. Kalzit ist meist weiß, kann aber auch gelblich, braun oder
fast schwarz aussehen. Er ist leicht ritzbar (Härte 3), zeichnet sich durch
vollkommene Spaltbarkeit aus und reagiert kräftig mit Salzsäure.
Die
beiden letzteren Eigenschaften sind für das Erkennen von Kalzit wesentlich,
wobei die Reaktion mit Salzsäure (HCl) besonders eindeutig ist. Damit lassen
sich auch kleinste Einschlüsse von Kalzit sicher bestimmen. Benötigt wird
nur ein Tropfen verdünnter Salzsäure, die den Kalzit lebhaft schäumen lässt.
(Die
Vergrößerung
öffnet eine Animation: 37 MB)
Für diesen Test spielt es keine Rolle, ob der Kalkspat als Kristall vorliegt
oder als massiger Kalk. Die Reaktion ist immer gleich und tritt zuverlässig
ein. Ihr Ausbleiben ist zugleich auch der Nachweis, dass das geprüfte
Mineral kein Kalziumkarbonat ist. Salzsäure gehört deshalb zur
Grundausrüstung und sollte immer griffbereit sein.
Die zweite, auffällige Eigenschaft von Kalzit ist seine vollkommene
Spaltbarkeit. „Vollkommen“ bedeutet, dass beim Zerbrechen immer ebenflächige
Spaltstücke entstehen und dass diese auf allen Seiten glänzende Spaltflächen
zeigen. Das linke Bild zeigt das Ergebnis, wenn man einen großen
Kalzitkristall zerbricht. Alle Bruchstücke sind Spaltstücke. Rechts ein
besonders großes Spaltstück aus Kalzit.
Schaut man genau hin,
sieht man, dass diese Spaltflächen schiefe Winkel zueinander bilden. Das
kann helfen, Kalzit von ähnlich aussehenden Feldspäten zu unterscheiden.
Dazu wieder ein Beispiel aus dem Harz:
Dieses Handstück stammt aus einem Gabbro-Steinbruch und besteht aus einem
dunkelgrünen und einem weißen Mineral. Ersteres könnten zersetzte, dunkle
Minerale (Pyroxen) sein. Viel spannender ist die Frage, was das Weiße ist.
Zu erwarten wäre Plagioklas, schließlich ist das umgebende Gestein ein
Gabbro. Das Weiße hier ist aber Kalzit. Das zeigt sich schon daran, dass es
leicht ritzbar ist, was mit Plagioklas nicht möglich wäre. Der Test mit
Salzsäure bestätigt den Kalzit, denn das weiße Mineral schäumt heftig.
Das Beispiel soll auch daran erinnern, dass man nicht immer nur die Gesteine
findet, die auf der geologischen Karte eingetragen sind. Karten bieten eine
gute Orientierung, aber Überraschungen sind im Gelände immer möglich.
(Einen regulären Gesteinsnamen gibt es für die Mineralkombination hier oben
nicht. Es handelt sich nur um eine lokale Ansammlung von sekundärem Kalzit,
der aus der Zersetzung von Plagioklas in der Umgebung stammen dürfte.)
Häufig findet man Kalzit
in den ehemaligen Gasblasen vieler Vulkanite.
Der weiße Kalzit hat in beiden Gesteinen die Gasblasen in längst erkalteten
Laven ausgefüllt. Hohlräume in Gesteinen werden oft nachträglich durch in
Wasser gelöste Minerale gefüllt. Das können neben Kalzit auch Zeolithe,
Epidot, Prehnit oder Quarz sein.
(Vergrößerung ohne Beschriftung)
Bei dieser Probe steckt der Kalzit als idiomorpher Kristall zusammen mit
einem Feldspat in einer Granitdruse. Auf dem Bild ist von der Druse nichts
mehr zu erkennen, sie ging beim Zerteilen des Steins verloren. Die beiden
beschrifteten Minerale sind nur einige der Kristalle, die von allen Seiten
in den Hohlraum ragten, der etwa faustgroß war.
Da diese Druse mitten aus einem großen Granitmassiv stammt, würde man
eigentlich nur Feldspäte erwarten, denn ringsum gab es nichts außer
Alkalifeldspat, Plagioklas und Quarz. Trotzdem ist einer der Kristalle ein
schöner Kalzit. Auch hier ist denkbar, dass das Mineral bei der Zersetzung
von Plagioklas entstand, auch wenn in unmittelbarer Nähe keine nennenswerte
Alteration zu erkennen war. Solche Hinweise auf Alteration wären
beispielsweise vergrünte Plagioklase oder eine Rotfärbung des Granits. Um
diese Druse herum gab es aber nur auf wenigen Zentimetern eine rötliche
Verfärbung, die von heißen Fluiden herrühren dürfte. Das erscheint etwas
wenig, um genügend Kalzit für so einen kompakten Kristall zu produzieren.
Aber wie auch immer der Kalkspat in diese Druse gelangt ist: Hier steckt
Kalzit ebenfalls in einem Gestein, in dem er eigentlich nicht zu erwarten
ist.
Ein besonderes Stück ist
der folgende Pegmatit aus der Protoginzone in Schweden.
Das weißgraue Mineral oben rechts ist Quarz, das rötliche unten links
Alkalifeldspat und das Schwarze ganz oben und unten sind Reste des völlig
zerriebenen Wirtsgesteins. Den braunen Kristall in der Mitte hielt ich
anfangs für Plagioklas. Nicht zuletzt, weil er schöne Zwillingsstreifen
zeigt. Erst später fiel mir auf, dass diese Streifen nicht parallel zur
Außenkante des Kristalls verlaufen, wie sich das für Plagioklas gehört,
sondern diagonal. Das braune Mineral hier ist Kalzit.
Damit sind wir bei einem
weiteren Kennzeichen. Kalzit zeigt hin und wieder Zwillingsstreifen ähnlich
den polysynthetischen Verzwillingungen der Plagioklase. Sofern vorhanden,
erkennt man sie wie beim Plagioklas vor allem auf Spaltflächen, jedoch
verlaufen die Streifen im Kalzit diagonal zu den Spaltbarkeiten. Das
folgende Bild illustriert das. Die senkrecht verlaufenden Zwillingsstreifen
bilden einen etwa 45°-Winkel zur Spaltbarkeit, die an den Kanten und Rissen
erkennbar ist.
Bei Plagioklas würde die Zwillingsstreifung parallel zu den Kanten
verlaufen.
Die Nahaufnahme gehört zu dem Marmorblock, der südlich von Pargas
(Südwestfinnland) an der Straße von Åbo/Turku nach Korpo steht. Direkt
nebenan liegt ein großer Marmorsteinbruch.
Damit stehen uns für das
Erkennen von Kalzit mehrere Merkmale zur Verfügung.
-
Geringe Härte. Kalzit ist
leicht zu ritzen.
-
Reaktion mit Salzsäure,
-
sehr gute Spaltbarkeit und
-
schräg zur Spaltbarkeit
verlaufende Zwillingsstreifen, sofern vorhanden.
Eine weitere
bemerkenswerte Eigenschaft von Kalzit ist seine Löslichkeit in
Wasser. Sie hängt, wie bei den meisten Substanzen, von der Temperatur ab,
ist beim Kalzit aber invers. Das bedeutet, dass sich Kalkspat um so
besser löst, je kälter das Wasser ist. Warmes Wasser kann nur sehr wenig
Kalzit aufnehmen und deshalb widersteht ein Kalkfelsen in den Tropen viel
länger der Verwitterung als in unseren Breiten.
Hinzu kommt, dass Regenwasser immer schwach sauer ist, da sich ein Teil des
Kohlendioxids aus der Atmosphäre im Wasser löst und Kohlensäure bildet.
Diese schwache Säure greift den Kalzit ebenfalls an. (Das hat nichts mit
Umweltverschmutzung zu tun, sondern ist ein natürlicher Vorgang. Saurer
Regen, so er auftritt, verstärkt die Auflösung aber zusätzlich.)
Die Löslichkeit von Kalzit bzw. von Kalk zeigt sich bei vielen
Gelegenheiten. Eiszeitlicher Geschiebemergel verliert im Laufe der Zeit
seinen Kalk, übrig bleibt Geschiebelehm. Massiger Kalkstein wird durch
versickerndes Regenwasser langsam aufgelöst. Es bilden sich unterirdische
Abflusssysteme, die zu komplexen Höhlen wachsen können. Jeder Kalkstein an
der Erdoberfläche wird nach und nach vom Wasser angelöst und es bilden sich
Rinnen, sofern Gefälle vorhanden ist oder napfförmige Vertiefungen, wenn die
Flächen eben liegen.
Der Stein im linken Bild zeigt Lösungsrinnen, die durch ablaufendes
Tauwasser (!) entstanden. (Sie ahnen schon, dass das ziemlich lange gedauert
hat.) Rechts die typischen napfförmigen Mulden auf horizontalen Flächen.
Solche Lösungsformen werden auch als Karren bezeichnet.
Süßwasser
löst Kalk stärker als Salzwasser, weil dieses einen etwas höheren pH-Wert
hat. Trotzdem greift auch Seewasser den Kalk an.
Dieser etwa 1 m große Kalkblock ist vom anstehenden Kalkfelsen ins flache
Wasser gestürzt. An seiner Oberseite erkennt man die typischen
Lösungsmulden.
(Bulbjerg, Jammerbucht, Dänemark.)
Umgekehrt wird Kalk in warmem Wasser ausgefällt und bildet in Behältern und
Rohren einen hellen Belag, den sogenannten Kesselstein. Der ist lästig und
verursacht Schäden in Anlagen, in denen Wasser erhitzt wird. Zu Hause bildet
sich dieser Kesselstein im Topf, in dem man sein Wasser erhitzt. Um das
Wachstum dieser Kalkausscheidung wenigstens etwas zu verlangsamen, kann man
im Wasserkocher immer etwas Wasser übrig lassen. Dann löst sich wenigstens
ein Teil des beim Erhitzen ausgefällten Kalks wieder im abkühlenden Wasser.
(Kesselstein besteht zu großen Teilen aus Kalk, enthält aber noch weitere
Karbonate und andere Salze.)
Wegen der guten Löslichkeit in kaltem Wasser enthält auch das Wasser im
Erdboden praktisch immer etwas Kalk. Wer sich die Geschiebe in den
Kiesgruben genau ansieht, wird Steine finden, die helle Krusten aus Kalk
aufweisen. Dieser Kalk wurde aus dem Bodenwasser ausgefällt und hat nichts
mit dem Gestein an sich zu tun. Mit etwas Salzsäure kann man solche Überzüge
leicht abwaschen.
Links: Dünner Kalzitschleier auf der Oberfläche eines Geschiebes,
fotografiert in einer Kiesgrube in Schleswig-Holstein. Rechts das gleiche
Stück nach dem Abwaschen mit Salzsäure.
Bei einigen
Kristallingesteinen ist Kalzit Teil des originären Mineralbestandes. Dann
muss man aufpassen, um oberflächlich abgeschiedenen Kalzit nicht mit dem zu
verwechseln, der im Gestein steckt. (Das Bild zeigt einen polierten
Schnitt.)
Die kleinen weißen Körnchen in diesem Granit sind Kalzit, der sich mitten im
Gestein befindet. Solche kleinen Einschlüsse bestimmt man am besten mit
Salzsäure.
Faserkalk und Anthrakonit
Kalzit kristallisiert
überaus formenreich und bildet auch schlanke und sogar faserige Kristalle.
Zwei Varianten davon findet man ab und zu als Geschiebe: Faserkalk und
Anthrakonit. Faserkalk sieht meist grau bis gelblich aus:
Die dünnen, parallel liegenden Kalzitkristalle sind nur bei genauem Hinsehen
erkennbar. Polierte Stücke wie im rechten Bild können sehr ansprechend
aussehen.
Anthrakonit dagegen ist
deutlich grobkörniger und bildet schlanke Kristalle, die etliche Zentimeter
lang sein können. Diese Kalzitkristalle liegen parallel in ganzen Paketen
und jeder einzelne hat mehrere Millimeter Durchmesser. Anthrakonit bildet
sich als linsenförmige Ausscheidung zum Beispiel in Alaunschiefern.
Das Gestein ist meist dunkel gefärbt und kann durch Verunreinigungen mit
Bitumen ganz schwarz aussehen. Frisch angeschlagen, riecht schwarzer
Anthrakonit wie Asphalt („Stinkkalk“).
Zum Umgang mit Salzsäure
Salzsäure (HCl) ist
ätzend, deshalb sollten Sie beim Hantieren umsichtig sein. Wenn Sie Säure
auf die Haut bekommen, spülen Sie sie mit viel kaltem Wasser ab.
Hektik ist dabei überflüssig, da Sie nur mit verdünnter Salzsäure hantieren.
Die ist weder giftig noch übermäßig aggressiv, schließlich haben wir alle
Salzsäure im Magen. Salzsäure ist sogar als Lebensmittelzusatz zugelassen (E
507). Viele frei verkäufliche Haushaltsreiniger oder auch die Schwefelsäure
in der Autobatterie verdienen wesentlich mehr Respekt.
Zum Hantieren kann man sich eine praktische Pipettenflasche kaufen, die es
für wenig Geld in jeder Apotheke gibt. Alternativ gehen auch ausgediente
Medizinfläschchen, aber Pipettenflaschen erscheinen mir besser, da man mit
ihnen einen einzigen Tropfen exakt dort absetzen kann, wo man ihn braucht.
Immer ist eine eindeutige
Beschriftung verpflichtend und niemals füllen Sie eine Säure in ein
Gefäß, das auch für Lebensmittel benutzt wurde oder benutzt werden könnte.
Auch nicht mit korrekter Beschriftung! Kinder lesen keine Etiketten,
erkennen aber Flaschen, aus denen sie schon getrunken haben.
Tragen
Sie beim Hantieren mit Salzsäure immer eine Schutzbrille. Die Modelle, die
wie eine Taucherbrille aussehen und hinten ein Gummiband haben, sind nicht
zu empfehlen. Sehr viel besser sind Brillen wie diese hier, denn die kann
man noch über einer normalen Brille tragen. Es gibt sie unter anderem in
Geschäften für Berufsbekleidung.
Salzsäure können Sie in
einer Apotheke kaufen oder wesentlich preiswerter im Baustoffhandel. Dort
wird sie literweise zum Entfernen von Zementschleiern verkauft. Die Säure
aus dem Baustoffhandel hat eine Konzentration von etwa 25 %, was für unsere
Zwecke noch zu viel ist. Für den Test auf Kalzit benötigen Sie etwa 10 %ige
Salzsäure, damit es eine ausreichend kräftige Reaktion gibt. Gleichzeitig
ist sie noch schwach genug, damit man beim Kleckern nicht in Panik
ausbrechen muss. Um die 10 % zu erreichen, verdünnt man eine 25 %ige Lösung
mit der gleichen Menge Wasser, was dann eine Konzentration von 12,5 %
ergibt. Dazu noch einmal knapp die Hälfte dieses Volumens als Wasser
zugegeben, dann hat man ungefähr 10 %ige Salzsäure.
Zum Verdünnen: Bei Salzsäure ist die Zugabe von Wasser unkritisch, da diese
nicht hygroskopisch ist. Das gilt aber nicht für andere Säuren wie z. B.
Schwefelsäure. Diese darf nur nach der Regel „Erst das Wasser, dann
die Säure“ verdünnt werden.
Wenn genügend Kalzit
vorhanden ist, verbraucht sich die Salzsäure bei der Reaktion mit Kalzit
vollständig. Übrig bleibt dann nur eine stark salzige, wässrige Lösung von
Kalziumchlorid. Auch die verdünnte Salzsäure ist extrem salzig - daher ihr
Name.
Dolomit
CaMg[CO3]2
Der Begriff „Dolomit“ wird
ebenso für das Mineral benutzt wie für das daraus bestehende Dolomitgestein.
Dolomit ist als isoliert kristallisiertes Mineral relativ selten und spielt
bei der Gesteinsbestimmung im Gelände keine Rolle. Das gilt aber nicht für
das aus Dolomit bestehende Dolomitgestein. Im skandinavischen Geschiebe
kommen solche Dolomite immer wieder vor und sind von Interesse, weil aus
ihnen auf die Herkunft der Gesteine bzw. den Transportweg geschlossen werden
kann.
Dolomit als Mineral und als Gestein. Oben eine Kristallstufe aus der
sehenswerten Sammlung der Universität in Clausthal-Zellerfeld.
Unten ein Dolomitgestein.
Dieser Dolomit hier ist außerdem noch ein Karbonatit, also ein magmatisches
Karbonatgestein aus dem Fengebiet in Norwegen.
Dolomit unterscheidet sich
von Kalk/Kalzit durch den Einbau von Magnesium in das Kristallgitter. Daraus
resultiert eine etwas größere Härte und eine geringfügig höhere Dichte. Wie
die meisten Kalke sind Dolomite oft gut ritzbar. Dolomit sieht einem Kalk
recht ähnlich, denn auch er ist oft blassgrau oder gelblich. Frische
Bruchflächen zeigen hin und wieder ein zuckerkörniges Aussehen.
Für das Erkennen von
Dolomit ist die, verglichen mit Kalzit, auffällig schwache Reaktion mit
Salzsäure wichtig. Auf Dolomit ruft ein Tropfen Salzsäure nur eine ganz
leichte Bläschenbildung hervor, die man leicht übersehen kann. Ich rate
dazu, den Tropfen mit der Lupe genau zu betrachten. Die
Vergrößerung öffnet eine Animation.
Heller, fast weißer Dolomit mit Salzsäure. Die Bläschen bilden sich
bevorzugt entlang feiner Risse im Gestein und sind sehr unscheinbar.
Weil die Bläschen so klein sind,
gibt hier es eine weitere Vergrößerung.
Das untere Bild zeigt einen Dolomit, der etwas kräftiger reagiert.
Die Vergrößerung zeigt ebenfalls eine Animation.
Erhitzt man die Salzsäure
vor dem Test, dann schäumt jeder Dolomit kräftig.
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