Kalkstein oder Travertin? - Amazing Geology

Überblick

Natursteine sind nicht nur Baustoffe, sondern auch geologische Geschichtenerzähler. Am Landesmuseum Zürich findest du ein Gestein, das sich durch auffällige Hohlräume, poröse Strukturen und helle Farben auszeichnet. Dieses Gestein gehört zur Gruppe der Süßwasserkalke, die durch Ausfällung von Calciumcarbonat entstehen.

Besonders interessant ist, dass es in dieser Gesteinsgruppe zwei eng verwandte Typen gibt: Travertin und Kalktuff. Beide sind chemisch sehr ähnlich, unterscheiden sich gleichzeitig in Entstehungsbedingungen, Porigkeit und Struktur. Deine Aufgabe ist es, vor Ort anhand der sichtbaren Merkmale herauszufinden, mit welchem der beiden Gesteine du es hier zu tun hast.

Logbedingungen

Um diesen EarthCache loggen zu dürfen, besuche bitte die angegebenen Koordinaten und beantworte die folgenden Fragen via Messagecenter oder Email.

1. Beschreibe die Porosität und die Oberfläche des Gesteins: 
   Sind die Löcher groß und unregelmäßig (wie ausgewaschene Pflanzenstängel/Oberflächen) oder treten eher feine, gleichmäßige Poren auf? Wirkt das Gestein schichtartig oder ungeordnet?

2. Findest du pflanzliche Abdrücke oder andere fossile Strukturen?
   Falls ja, beschreibe, wie sie aussehen und wie sie das Gesteinsbild prägen.

3. Bewerte die Materialeigenschaften:
   Stell dir vor das Gestein könnte poliert werden: Ist die Struktur so fein und dicht, dass eine polierte Oberfläche denkbar wäre, oder würde das Gestein dabei zerbröseln?

4. Dein Fazit
   Was glaubst du, handelt es sich bei dem Gestein um Kalktuff oder Travertin? Begründe deine Entscheidung anhand deiner Beobachtungen und den Merkmalen aus der Beschreibung.

5. Pflichtfoto: Mache ein Foto von dir oder einem persönlichen Gegenstand mit dem Landesmuseum im Hintergrund, ohne Informationen zu den Frage zu spoilern und füge es deinem Log bei.

Wie entsteht Kalkstein überhaupt?

In vielen Gegenden sickert Regenwasser durch den Boden und trifft dabei auf kalkhaltige Schichten. Dabei löst es Kalkstein, der hauptsächlich aus Calciumcarbonat (CaCO₃) besteht. Entscheidend ist, dass das Wasser auf seinem Weg zusätzlich Kohlendioxid (CO₂) aufnimmt – etwas aus der Luft, vor allem aber aus dem Boden, wo durch die Atmung von Pflanzenwurzeln und Mikroorganismen besonders hohe CO₂-Konzentrationen herrschen. Durch diese Anreicherung entsteht im Wasser Kohlensäure (H₂CO₃). Sie reagiert mit dem Calciumcarbonat und wandelt es in eine lösliche Form, das Calciumhydrogencarbonat [Ca(HCO₃)₂], um. Wichtig ist hierbei,dass das Wasser im Boden so viel CO₂ löst, dass die Konzentration höher ist, als sie an der freien Luft normalerweise stabil wäre.
So gelangt der Kalk in gelöster Form ins Grund- oder Quellwasser. 

Kommt dieses kalkhaltige Wasser später wieder an die Oberfläche, ändern sich die Bedingungen:

• Das Wasser wird meist etwas wärmer,

• es steht nicht mehr unter Bodendruck,

• und ein Teil des CO₂ entweicht wieder in die Luft.

Ohne das im Wasser gelöste Kohlendioxid verschiebt sich das chemische Gleichgewicht: Das Calciumhydrogencarbonat kann nicht länger vollständig in Lösung bleiben. Der Kalk scheidet sich aus und fällt als festes Calciumcarbonat aus. Auf diese Weise entstehen Ablagerungen wie Sinter, Krusten oder Tropfsteine – typische Formen von Kalkgestein.

Entstehungsprozess von Kalktuff

Kalktuff entsteht bevorzugt in kalten, klaren Süßwasserquellen und kleinen Bächen, oft mit starker Strömung oder Gefälle. Pflanzen wie Moose, Algen, Blätter, Äste werden vom kalkreichen Wasser umspült und schnell mit einer festen Kalkschicht überzogen. Mit der Zeit können auch ganze Flächen, Bäche oder Wasserfälle fast „einbetoniert“ aussehen. Die Pflanzenreste werden später oft zersetzt und ausgewaschen – übrig bleiben große, schwammartige Hohlräume und Löcher im Gestein. Das Resultat ist ein sehr leichtes, poröses und oft grob strukturiertes Gestein. Oft findet man Reste oder Abdrücke von Pflanzen und Schneckengehäusen.

Kalktuff wächst oft deutlich sichtbar Jahr für Jahr durch neue Kalklagen. In europäischen Mittelgebirgen kann man solche Orte besuchen und die Bildung live beobachten.

Entstehungsprozess von Travertin

Travertin entsteht in etwa ähnlich, allerdings meist in größeren, mineralreicheren und oft auch wärmeren Quellen. Er wächst häufig schichtweise durch die ständige Ablagerung von Kalk, manchmal auch um Pflanzen oder andere Materialien herum. Weil die Wasserzusammensetzung etwas anders ist (mehr Mineralien, manchmal höhere Temperatur), sind die Poren im Travertin meist kleiner und das Gestein ist feiner und dichter als Kalktuff. Travertin kann sich im Laufe der Zeit zu sehr festen Gesteinsschichten verfestigen und eignet sich sogar zum Polieren; das macht ihn als „Antik-Marmor“ und Baustein besonders beliebt, z.B. bei römischen Bauwerken.

Oft sind im Travertin noch kleine Fossilien – Schnecken, Muscheln, Pflanzenreste – als Einschlüsse zu finden. Da die Ablagerung recht schnell gehen kann, entstehen verschiedene typische Farben (weiß, gelb, braun, rötlich), je nach Fremdstoffen (z.B. Eisenverbindungen oder Ton).

Typische Unterschiede zwischen Kalktuff und Travertin

Kalktuff (eigenes Bild)	Travertin (eigenes Bild)

Quellen:
Wikipedia
Mineralienatlas.de
geowiki.geo.lmu.de/wiki/Travertin
materialarchiv.ch (Kalktuffe) 
www.debelemniet.nl/itemkalksteentravertijnD.html
lgrbwissen.lgrb-bw.de/printpdf/23372