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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.
Salzsäuretest auf KalkDie 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.
Spaltstücke von KalzitSpaltstück 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.

Kalzit
(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.
Kalzit mit Zwillingesstreifen, calcite

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.
Lösungsrinnen in KalzitKarren in Kalk
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.
Kalzitschleier
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.)
Rapakiwi von Nordingra mit KalzitRapakivi von Nordingra mit Kalzit
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:
Faserkalzit, rohFaserkalk
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.
Anthrakonit
Das Gestein ist meist dunkel gefärbt und kann durch Verunreinigungen mit Bitumen ganz schwarz aussehen. Frisch angeschlagen, riecht schwarzer Anthrakonit wie Asphalt („Stinkkalk“).
Anthrakonit


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.
Pipettenflasche

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.
empfehlenswerte SchutzbrilleTragen 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
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-Karbonatit "Rauhaugit"

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.
Dolomit, Salzsäure, HCl
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.

Dolomit mit Salzsäure

Erhitzt man die Salzsäure vor dem Test, dann schäumt jeder Dolomit kräftig.
 


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