Kalkstein

Kalkstein ist Sedimentgestein aus Calciumcarbonat, welches in der Natur sehr häufig vorkommt in Form der Mineralien Calcit (Kalzit, Kalkspat, Doppelspat) und Aragonit. Dieses Gestein ist beliebt als Baustoff, denn es lässt sich aufgrund seiner Eigenschaften vielseitig verwenden. Durch die Vielseitigkeit hinsichtlich Entstehung und Aussehen gibt es innerhalb der Geologie die spezielle Fachrichtung Karbonatsedimentologie zum Studium der verschiedenen Kalksteintypen. Kalkgestein hat auch eine enorme wirtschaftliche Bedeutung als Rohstoff für die Bauindustrie und als Naturwerkstein.

Begriffsdefinition

Im Bauwesen hat der Begriff Kalkstein eine etwas andere Bedeutung als in der technischen und der wissenschaftlichen Fachsprache beziehungsweise der Umgangssprache. Die Baustoffindustrie versteht unter dem Begriff ausschließlich stark verfestigte Kalke, in der Wissenschaftssprache und im Alltag fallen auch relativ mürbe Gesteine wie Kreide darunter.

Weiters verwenden Steinmetz- und Steinbildhauerbetriebe oder die Naturwerksteinindustrie die Bezeichnung Marmor auch für polierfähige Kalksteine. Umwandlungsgesteine wie Marmor und magmatisches Gestein wie Calcitkarbonatit zählen jedoch nicht zu Kalkstein, obwohl diese ebenfalls aus Calcit oder anderen Calciumcarbonaten bestehen.

Entstehung

Kalkstein besteht überwiegend aus den Mineralen Calcit und Aragonit, den beiden wichtigsten Kristallisationsformen von Calciumcarbonat. Es können auch Spuren anderer Minerale vorkommen, wie etwa Dolomit, Quarz, Gips und Tonminerale. Dadurch können Kalksteine neben der üblichen hellen grauen bis graugelben Farbe auch kräftigere ins Rote oder sogar ins Schwarze gehende Farben aufweisen.

Kalkgestein ist auf den Kontinenten und Schelfen sehr weit verbreitet, besonders in der nördlichen Hemisphäre. Die Entstehung von Kalkstein kann über biogene, chemische und klastische Prozesse erfolgen. Die Abgrenzungen sind oft schwierig, denn Lebewesen können auch die chemischen Prozesse beeinflussen und beim Ursprung von klastischem Kalkstein kann ebenfalls ein biologischer Anteil vorhanden sein.

Biogene Herkunft

Die biogene Herkunft von Kalkstein bedeutet, dass Meereslebewesen und ihre Außen- oder Innenskelette das Sedimentgestein bildeten, wie etwa Mikroorganismen (Algen und Bakterien), Steinkorallen, Schnecken, Muscheln oder Schwämme. Ursprünglich vorhandener Aragonit in Kalkschlämmen wird durch Wasserdruck in Calcit umgewandelt. Dieser Fossilkalken enthält Calcitkristalle und oft auch mit bloßem Auge erkennbare Makrofossilien. Die weltweit am häufigsten vorkommenden Fossilkalke sind Korallenkalke von Korallenriffen. Fossilkalke lassen sich unterteilen in Muschelkalk, Nulliporenkalk aus Algen, Molluskenkalk, Foraminiferenkalk (Nummulitenkalk), Brachiopodenkalk, Bryozoenkalk, Goniatitenkalk, Crinoidenkalk oder nach anderen Tiergruppen benannt. Hier gibt es jedoch fließende Übergänge zum ausgefällten Kalkstein.

Chemisch und biogen ausgefällte Herkunft

Das in der Natur vorkommende Wasser enthält Calciumhydrogencarbonat, welches bei einem übermäßig hohen Mischungsanteil wegen seiner geringen Wasserlöslichkeit ausfällt. Entweder sinken mikroskopisch kleine Kristalle zum Gewässerboden und bilden Kalkschlämme und später festen Kalkstein. Oder die Calcitkristalle wachsen direkt auf anderen Kristallen am Gewässergrund und setzen sich so auch in Fließgewässern ab.

Es war also kein Bestandteil von Lebewesen und der Ausfallprozess kann völlig ohne Beteiligung von Lebewesen ablaufen. Dennoch ist in die chemische Bildung von Kalkstein meist die Aktivität von Lebewesen, wie etwa Algen oder Moose mit eingebunden.

Klastische Kalksteine

Kalkgestein aus klastischem Sediment ist Gestein, welches abgetragen, transportiert und an anderer Stelle wieder abgelagert wird. Klastische Sedimentgesteine können fast vollständig aus Calciumcarbonat bestehen. Sie haben oft eine große Korngröße, da diese Kalkpartikel meist nur über kurze Entfernungen transportiert wurden. Am weitesten verbreitet ist das abgebrochene Material am Fuße eines Korallenriffes (Riffhangbrekzien).

Wirtschaftliche Verwendung

Kalkstein ist äußerst vielseitig verwendbar und einer der wichtigsten Rohstoffe der Bauindustrie: Als Branntkalk, vermischt zu Zement oder als Bindemittel für die Herstellung von Beton. Notwendig ist Calcium in der Glasschmelze, zur Schlackebildung in der Hüttenindustrie, und als Carbonat bei der Rauchgasentschwefelung. Die Land- und Wasserwirtschaft nutzt Kalkstein gegen die Versauerung von Boden und Gewässern, aber auch als Düngemittel. Sehr reine Kalksteine, der sogenannte Weißkalk dienen als Rohstoff für die chemische Industrie oder zur Weiterverarbeitung als Terrazzo (Ulmer Weißkalk). Die festen Kalksteine kommen als Naturwerksteine auf den Markt und haben den Vorteil, leicht bearbeitbar zu sein.