Kalkstein

Unter dem Begriff Kalkstein sind viele unterschiedliche Formen eines im Meer- oder Süßwasser entstandenen Sedimentgesteins zusammengefasst. Überwiegend besteht ein Kalkstein aus der chemischen Komponente Calciumcarbonat (CaCO₃), die, je nach Ausformung des Kristallgitters der Moleküle, in Form des Minerals Aragonit oder Calcit vorliegt.
Abhängig von den weiterhin enthalten chemischen Komponenten, kann das Gestein weiß, grau, gelblich, rosa, rot oder schwarz gefärbt sein.

Die Entstehung von Kalksteinen erfolgt in unterschiedlichen Prozessen, so gibt es chemisch ausgefällte, biogene und klastische Kalksteine.

Biogene Kalksteine
Der überwiegende Teil der Kalksteine ist biogenen Ursprungs. Sie sind in der Regel feinkörnige, dichte Kalksteine und entstehen durch die Ablagerung kalkhaltiger Bestandteile und Ausscheidungen von Organismen (z.B. Mikroorganismen, Korallen, Schnecken, Muscheln, Algen).
Bei der Entstehung von dichtem Kalkstein sinken die kalkhaltigen Bestandteile zunächst auf den Gewässergrund, wo sie Kalkschlämme bilden. Diese Kalkschlämme werden durch Diagenese zu festem Kalkstein. Allerdings können sie nur bis zu einer bestimmten Tiefe gebildet werden, der sogenannten Karbonatkompensationslinie. Ab einer Tiefe von 100-200m ist das Meerwasser nicht mehr mit gelöstem Kalziumkarbonat gesättigt, da mit zunehmender Tiefe der Wasserdruck und damit die Löslichkeit für Kohlendioxid zunimmt. Kalziumkarbonat dissoziiert in Verbindung mit Kohlendioxid und Wasser zu Kalzium- und Hydrogenkarbonat-Ionen, kalkhaltige Komponenten beginnen also sich aufzulösen. Ab einer Tiefe von ca. 5000m wird Karbonat vollständig gelöst und kann folglich nicht mehr als Sediment abgelagert werden.
Je nachdem, von welchen Organismen der Kalkstein hauptsächlich aufgebaut ist, wird er namentlich unterschieden. An Korallenriffen wird demnach Korallen-/Riffkalk gebildet, aus den kalkhaltigen Bestandteilen von Weichtieren entsteht der Molluskenkalk, aus den Ablagerungen von Foraminiferen Foraminiferenkalk (Kreide) usw. Ein hauptsächlich aus Muschelschalen bestehender Kalk wird als Schill bezeichnet. Besteht das Gestein aus gut erkennbaren Bruchstücken von Fossilien, spricht man vom Fossilienkalk. Zusammen mit anderen porösen Kalksteinen sind sie wichtige Speicher für Erdöl und Erdgas und werden als Indikator bei der Suche nach neuen Lagerstätten genutzt.

Chemisch ausgefällter Kalkstein
Meer- und Süßwasser enthalten immer einen mehr oder weniger hohen Anteil an gelöstem Calcliumcarbonat. Ist das Wasser gesättigt, fällt Kalziumkarbonat aus der gesättigten wässrigen Lösung aus. Es entstehen Kalkkristalle, die einen Kalkschlamm ausbilden oder sich in anderer Form akkumulieren.
An der chemischen Ausfällung können Lebewesen beteiligt sein. Durch die Atmung der Pflanzen z.B. sinkt der Kohlendioxidgehalt des Wassers. Um nun das verbrauchte Kohlendioxid zu ersetzen, wird es aus den Hydrogenkarbonationen freigesetzt. Die dabei entstehenden Karbonationen sind deutlich schlechter in Wasser löslich und fallen als Calciumkarbonat aus. An heißen Quellen wird Kalk aus verdampfendem Wasser ausgefällt.
Namen für chemisch ausgefällten Kalk sind z.B. Kalktuff, Travertin, Sinter, Karst und Tropfstein.

Klastische Kalksteine
Unter einem klastischen Gestein versteht man die Entstehung eines neuen Gefüges aus Gesteinsbruchstücken und einem ausgefällten Bindemittel (z.B. Calcit). Da sich Calciumcarbonat schnell auflöst, sind klastische Kalkgesteine eher aus grobenkörnigen Partikeln aufgebaut. Als Beispiele für solch ein Gestein sind die Riffhangbrekzie und der Kalkarenit zu nennen.

Aufgrund seiner guten Löslichkeit ist der Kalkstein anfällig für chemische Verwitterung. Erfolgt diese Verwitterung im Untergrund, entstehen Höhlen, in denen sich dann Tropfsteine ausbilden können. Auf verwitternden Kalkgestein entwickeln sich nährstoffreiche Böden.
Der Kalkstein besitzt eine große wirtschaftliche Bedeutung als Baustoff in der Industrie (Zement), Naturwerkstein und Düngemittel. Wie bereits oben erwähnt ist er weiterhin ein Speichergestein für Erdöl und Erdgas.

Das Gestein kommt weltweit vor. Es ist in sehr alten Vorkommen (Jura) sowie ganz jungen geologischen Gebilden zu finden.
Landschaften, die aus Kalkstein aufgebaut sind, sind z.B. die Schwäbische Alb und die Kalkalpen.

Klettern an Kalksteinen
Durch die Löslichkeit des Kalziumkarbonats entstehen an Stellen, an denen magnesiumreiches Wasser das Kalzium des Kalzits ersetzte und zu Dolomit umwandelte, Löcher. Der Vorgang beruht auf der Volumenabnahme des Gesteins, bei der Umwandlung von Kalzit zu Dolomit, denn das Mineral besitzt eine kleinere Struktur. So bilden sich feine Löcher im Felsen, an denen kohlendioxidsaures Wasser weiteres Calziumcarbonat aus dem Stein lösen und so größere Löcher entstehen lassen kann.
Löcher können auch durch stetig herabtropfendes Wasser entstehen (Tropflöcher im Plattenkalk). Diese Tropflöcher sind allerdings mit Vorsicht zu genießen, da ihre Ränder scharfkantig sind!
Kalksinter sind in warmen Gebieten zu finden und werden ebenfalls gerne zum Klettern genutzt. In Deutschland findet man Kalksteinformationen im Ith, Frankenjura und auf der Schwäbischen Alp.

Schon gewusst?
Der Schweiß des Menschen hat einen sauren pH-Wert. Da Calciumcarbonat mit Säure reagiert, hat der saure Handschweiß eine Anlösung des Kalkgesteins zur Folge. Das sonst kritisch beäugte Chalk kann hier von Nutzen sein, denn es neutralisiert die Säure des Handschweißes und hilft so, den Kalkstein zumindest vor diesem ‚Angriff‘ zu schützen.