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.