Kalkmarmor - Geolehrpfad Tännesberg
Vor Ort wirst du keine Dose finden.
Log-Bedingungen
Um diesen EarthCache loggen zu dürfen, beantworte bitte folgende Fragen vor Ort. Schicke deine Antworten über den Messenger oder mein Profil an mich. Du brauchst nicht auf eine Logfreigabe zu warten.
Ein Foto von dir oder deinem GPS an den Earthcache-Koordinaten ist notwendig, um den Earthcache zu loggen. Logs ohne Foto werden gelöscht.
- Du stehst vor Kalkmarmor. Beschreibe das Gestein. Farbe, Struktur, Oberfläche.
- Beschreibe mit eigenen Worten die Entstehung von Kalkmarmor.
- Hat der Kalkmarmor tatsächlich Karies? Erkläre, ob dies so ist und wie es zu diesem Erscheinungsbild kommt.
Kalkmarmor
Die Entstehung von Kalkmarmor ist ein geologischer Prozess, der über Millionen von Jahren hinweg stattfindet. Alles beginnt mit Kalkstein, einem Sedimentgestein, das hauptsächlich aus Calciumcarbonat (CaCO₃) besteht. Dieser Kalkstein durchläuft eine tiefgreifende Umwandlung, die als Metamorphose bezeichnet wird. Unter extremen Bedingungen von hohem Druck und hoher Temperatur, die durch tektonische Bewegungen der Erdkruste, tiefe Versenkung in der Erdkruste oder den Kontakt mit heißem Magma entstehen können, wird der Kalkstein langsam aber stetig verändert.
Während dieses Prozesses findet eine Rekristallisation statt: Die ursprünglichen Calcit-Kristalle des Kalksteins wachsen und ordnen sich neu an. Dies führt zu einer charakteristischen Vergröberung der Kornstruktur, die dem Marmor sein typisches Aussehen verleiht. Die chemische Zusammensetzung bleibt dabei im Wesentlichen unverändert - Kalkmarmor besteht nach wie vor hauptsächlich aus Calciumcarbonat (CaCO₃).
Interessanterweise können je nach Ursprungsgestein und den spezifischen Bedingungen während der Metamorphose auch geringe Mengen anderer Mineralien im Kalkmarmor enthalten sein. Dazu gehören Dolomit (CaMg(CO₃)₂), Quarz (SiO₂), verschiedene Glimmer und Eisenoxide wie Fe₂O₃. Diese Beimengungen sind oft verantwortlich für die verschiedenen Farben und Muster.
Kohlensäureverwitterung: Ein besonderer Fall der Lösungsverwitterung
Die Kohlensäureverwitterung ist ein geochemischer Prozess, der besonders bei der Verwitterung von Kalkgesteinen und Dolomiten eine wichtige Rolle spielt. Anders als bei der reinen Lösungsverwitterung durch Wasser, bei der diese Gesteine weitgehend widerstandsfähig sind, tritt die Kohlensäureverwitterung auf, wenn Kohlensäure im Wasser vorhanden ist.
Der Prozess lässt sich durch folgende chemische Gleichung beschreiben:
CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O
Hierbei wird Calcit (Calciumcarbonat) durch Kohlensäure in leicht lösliches Calciumhydrogencarbonat umgewandelt. Die Kohlensäure entsteht durch die Anreicherung von Kohlendioxid (CO₂) in natürlichem Wasser, wobei das CO₂ entweder aus der Luft stammt oder durch Atmungsprozesse von Pflanzenwurzeln im Bodenwasser angereichert wird.
Mehrere Faktoren beeinflussen die Stärke der Kohlensäureverwitterung:
- Die im Wasser gelöste Menge an CO₂
- Die Wasserverfügbarkeit
- Die Wassertemperatur
Interessanterweise nimmt die Löslichkeit des Kalkes mit sinkender Wassertemperatur zu. Dies erklärt, warum die Kohlensäureverwitterung auch in kalten Regionen wirksam sein kann.
Die Umwandlung von Calcit zu Calciumhydrogencarbonat ist der Schlüsselprozess, der die Löslichkeit von Kalk und Dolomit ermöglicht
Ein wichtiger Aspekt der Kohlensäureverwitterung ist ihre Umkehrbarkeit. Ändern sich die Umgebungsbedingungen wie Druck oder Temperatur, kann der Prozess rückgängig gemacht werden, wobei die gelösten Bestandteile wieder ausfallen.
Vápencový mramor – geologická naučná stezka Tännesberg
Na místě nenajdeš žádnou schránku.
Podmínky pro zápis
Abys mohl zaznamenat tento EarthCache, odpověz prosím na místě na následující otázky. Své odpovědi mi pošli přes Messenger nebo přes můj profil. Nemusíš čekat na schválení zápisu.
K zaznamenání Earthcache je nutné pořídit fotografii sebe nebo svého GPS na souřadnicích Earthcache. Záznamy bez fotografie budou smazány.
- Stojíš před vápencovým mramorem. Z jakého materiálu je původně vyroben?
- Popiš vlastními slovy vznik vápencového mramoru.
- Má vápencový mramor skutečně kazy? Vysvětli, zda je tomu tak a jak k tomuto jevu dochází.
Vápencový mramor
Vznik vápencového mramoru je geologický proces, který trvá miliony let. Vše začíná vápencem, sedimentární horninou, která se skládá převážně z uhličitanu vápenatého (CaCO₃). Tento vápenec prochází hlubokou přeměnou, která se nazývá metamorfóza. Za extrémních podmínek vysokého tlaku a vysoké teploty, které mohou vzniknout v důsledku tektonických pohybů zemské kůry, hlubokého ponoření do zemské kůry nebo kontaktu s horkým magmatem, se vápenec pomalu, ale neustále mění.
Během tohoto procesu dochází k rekrystalizaci: původní krystaly kalcitu v vápenci rostou a přeskupují se. To vede k charakteristickému zjemnění zrnité struktury, která dodává mramoru jeho typický vzhled. Chemické složení zůstává v podstatě nezměněno – vápencový mramor se i nadále skládá hlavně z uhličitanu vápenatého (CaCO₃).
Zajímavé je, že v závislosti na původní hornině a specifických podmínkách během metamorfózy mohou být v vápencovém mramoru obsaženy také malé množství jiných minerálů. Patří mezi ně dolomit (CaMg(CO₃)₂), křemen (SiO₂), různé slídy a oxidy železa, jako je Fe₂O₃. Tyto příměsi jsou často zodpovědné za různé barvy a vzory.
Zvětrávání oxidem uhličitým: zvláštní případ zvětrávání rozpouštěním
Zvětrávání oxidem uhličitým je geochemický proces, který hraje důležitou roli zejména při zvětrávání vápencových hornin a dolomitů. Na rozdíl od čistého zvětrávání rozpouštěním vodou, vůči kterému jsou tyto horniny do značné míry odolné, dochází ke zvětrávání oxidem uhličitým, pokud je ve vodě přítomen oxid uhličitý.
CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O
Při tomto procesu se kalcit (uhličitan vápenatý) přeměňuje pomocí kyseliny uhličité na snadno rozpustný hydrogenuhličitan vápenatý. Kyselina uhličitá vzniká nahromaděním oxidu uhličitého (CO₂) v přírodní vodě, přičemž CO₂ pochází buď ze vzduchu, nebo se do půdní vody dostává prostřednictvím dýchacích procesů kořenů rostlin.
Sílu zvětrávání oxidem uhličitým ovlivňuje několik faktorů:
- Množství CO₂ rozpuštěného ve vodě
- Dostupnost vody
- Teplota vody
Zajímavé je, že rozpustnost vápence se zvyšuje s klesající teplotou vody. To vysvětluje, proč může být zvětrávání oxidem uhličitým účinné i v chladných oblastech.
Přeměna kalcitu na hydrogenuhličitan vápenatý je klíčovým procesem, který umožňuje rozpustnost vápence a dolomitu
Důležitým aspektem zvětrávání oxidem uhličitým je jeho reverzibilita. Pokud se změní okolní podmínky, jako je tlak nebo teplota, lze tento proces zvrátit a rozpuštěné složky se opět vysráží.
Calcareous marble – Tännesberg geological trail
You will not find a container at this location.
Logging conditions
To log this EarthCache, please answer the following questions on site. Send your answers to me via Messenger or my profile. You do not need to wait for log approval.
A photo of you or your GPS at the EarthCache coordinates is required to log the EarthCache. Logs without a photo will be deleted.
- You are standing in front of limestone marble. Describe the rock. Colour, structure, surface.
- Describe the formation of limestone marble in your own words.
- Does limestone actually have cavities? Explain whether this is the case and how this appearance comes about.
Limestone
The formation of limestone is a geological process that takes place over millions of years. It all starts with limestone, a sedimentary rock consisting mainly of calcium carbonate (CaCO₃). This limestone undergoes a profound transformation known as metamorphosis. Under extreme conditions of high pressure and high temperature, which can be caused by tectonic movements of the Earth's crust, deep submergence in the Earth's crust or contact with hot magma, the limestone is slowly but steadily transformed.
During this process, recrystallisation takes place: the original calcite crystals in the limestone grow and rearrange themselves. This leads to a characteristic coarsening of the grain structure, which gives marble its typical appearance. The chemical composition remains essentially unchanged – limestone marble still consists mainly of calcium carbonate (CaCO₃).
Interestingly, depending on the source rock and the specific conditions during metamorphosis, small amounts of other minerals may also be present in calcareous marble. These include dolomite (CaMg(CO₃)₂), quartz (SiO₂), various micas and iron oxides such as Fe₂O₃. These admixtures are often responsible for the different colours and patterns.
Carbonic acid weathering: a special case of solution weathering
Carbonic acid weathering is a geochemical process that plays an important role, especially in the weathering of limestone and dolomite. Unlike pure solution weathering by water, to which these rocks are largely resistant, carbonic acid weathering occurs when carbonic acid is present in the water.
The process can be described by the following chemical equation:
CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O
Several factors influence the strength of carbonic acid weathering:
- The amount of CO₂ dissolved in the water
- The availability of water
- The water temperature
Interestingly, the solubility of limestone increases as the water temperature decreases. This explains why carbonic acid weathering can also be effective in cold regions.
The conversion of calcite to calcium hydrogen carbonate is the key process that enables the solubility of limestone and dolomite.
An important aspect of carbonic acid weathering is its reversibility. If environmental conditions such as pressure or temperature change, the process can be reversed, causing the dissolved components to precipitate again.
______________________________________________________________________________________
Quellen
https://static.klett.de/assets/terrasse/Infoblatt_Loesungsverwitterung.pdf
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/kalk-und-kalkstein#:~:text=Calcit%20oder%20Kalkspat%20ist%20eine,geben%20ihm%20sein%20charakteristisches%20Aussehen.
Infotafel: „Metamorphe Gesteine II“