Calciet

Calciet rhomboëder, begrensd door splijtvlakken, laat de drie perfecte splijtingsrichtingen in calciet zien.

Calciet komt van het Latijnse calx dat kalk betekent. Dat is niet zo vreemd, want calciet is het mineraal waaruit kalksteen bestaat, het gesteente dat het grootste deel van de vaste gesteenten aan het aardoppervlak in ons land vormt. Andere namen voor dit mineraal zijn krijt en kalkspaat.

Onderzoek aan calciet heeft enkele revolutionaire ontdekkingen opgeleverd. Als je door een helder calcietkristal kijkt zul je alles dubbel zien. Dat komt doordat een lichtbundel die door het kristal heengaat dankzij de kristalstructuur in twee lichtbundels wordt gesplitst, een verschijnsel dat dubbelbreking wordt genoemd. Zodra ze breken gaan de lichtbundels ieder met een andere snelheid door het kristal. De Nederlandse natuurkundige en astronoom Christiaan Huygens bedacht naar aanleiding van de ontdekking van dubbelbreking de theorie dat licht zich, net als geluid, in golven voortplant en zich niet gedraagt als een deeltjesstroom, zoals beweerd werd door zijn tijdgenoot Isaac Newton.

De Franse mineraloog René-Just Haüy deed ook een opzienbare ontdekking. Toen een vriend van hem per ongeluk een groot calcietkristal op de grond liet vallen, zag hij dat zowel de grote als de kleine brokstukken allemaal dezelfde vorm hadden. Kennelijk hadden mineralen een eenvormige structuur, ongeacht de grootte van de kristallen. Calciet bleek drie splijtingsrichtingen te hebben, die bij het splijten steeds dezelfde splijtingsrhomboëder oplevert. Deze ontdekking vormde de basis voor de kristallografie, de leer van kristalstructuren.

Stalactieten in de grotten van Choranche (Frankrijk).

Calciet is het belangrijkste bestanddeel van kalksteenpakketten en het is dus niet verwonderlijk dat dit mineraal veel voorkomt in de aardkorst. Kalksteen kan op twee manieren gevormd worden: organisch (door kleine beestjes in zee) en anorganisch (door het neerslaan van zouten uit water). Vaak wordt kalksteen gevormd door een combinatie van deze twee.

Anorganisch of chemisch gevormde kalksteen bestaat meestal uit een opeenstapeling van neergeslagen kalk, die een gevolg is van een hoge zoutconcentratie in zeewater. In zeewater zitten zouten opgelost. Wanneer het water verdampt, neemt de concentratie van zouten toe. Als op een gegeven moment de concentratie te hoog wordt slaan de zouten neer. Als eerste vormt zich op de zeebodem een laagje calciumcarbonaat (CaCO₃, calciet). Neemt de concentratie door aanhoudende verdamping verder toe dan slaan vervolgens ook nog gips en haliet neer. Gesteentes die ontstaan door het verdampen van zeewater noemen we evaporieten. Hoewel indamping een anorganisch proces is, spelen micro-organismen er vaak een grote rol bij. Het neerslaan van de kalkdeeltjes wordt geholpen door microscopisch kleine organismen (picoplankton). Zij vormen een kern waaromheen de eerste kalkkristalletjes zich kunnen afzetten. De neergeslagen kalkkristalletjes vormen een laag kalkmodder op de zeebodem. Als deze laag wordt bedekt door andere sedimenten ontstaat er compactie van de kalkmodder en wordt kalksteen gevormd.

Plankton bestaat uit eencellige organismen. Sommige soorten halen calciet uit het zeewater om een beschermend huidje van kalk te vormen. Als ze doodgaan blijft het stevige kalkskeletje intact. Elke seconde 'regenen' miljarden skeletjes van dode eencelligen op de zeebodem, waar ze na verloop van jaren dikke lagen kalkmodder vormen. Uiteindelijk kunnen ook die lagen zich verharden tot dikke kalksteenbanken.

Kalk is oplosbaar in water dat een beetje zuur is, zoals regenwater. Wanneer regenwater door een kalkrijke bodem naar beneden sijpelt, lost de kalk op. Als dit kalkrijke water verder naar beneden een grot in sijpelt kan het daar stalagmieten en stalactieten vormen. Elke keer als een waterdruppel van het grotplafond naar beneden valt, slaat er een zeer dun laagje calciet neer. Na verloop van jaren groeit zo een stalactiet, een druipsteenpegel, zoals een ijspegel aan de rand van een dak. De snelheid waarmee zo'n druipsteen groeit, bedraagt niet meer dan enkele centimeters per eeuw. Omdat een druppel vrij snel van een stalactiet valt slaat niet alle calciet neer. Een deel blijft dus in de druppel achter. Zodra de druppel op de grond uiteenspat wordt een nieuw laagje calciet afgezet. Zo groeien onder veel stalactieten druipstenen van de grotbodem omhoog richting het plafond, zogenaamde stalagmieten.

Calciet kan zich ook vormen in warmwaterbronnen, zogenaamde hydrothermale vorming. Warm bronwater dat via spleten in de aardkorst opstijgt, koelt af zodra het water het aardoppervlak nadert. De in het water opgeloste calcietmineralen kunnen dan neerslaan op de wanden van de spleten. Is het water erg heet, dan koelt het pas af in de buitenlucht waar de bron kleine bekkens vormt. Door een voortdurende aanvoer van bronwater ontstaan daar fijngelaagde afzettingen van zoetwaterkalk ofwel travertijn.

Michelangelo's David: een marmeren kunstwerk.

Calciet is de belangrijkste component van kalksteen en marmer, gesteenten die al eeuwenlang gebruikt worden als bouwmateriaal. Ook in Nederland zijn in veel bouwwerken kalksteen en marmer verwerkt. Het Centraal Station in Amsterdam bijvoorbeeld is aan de binnenkant bekleed met kalksteen. Als je goed kijkt kun je de stengels van zeelelies ontdekken, de fossiele resten van dieren die in de zee hebben geleefd waarin de kalksteen is gevormd. Het Nationaal Monument op de Dam bestaat ook uit kalksteen. Deze kalksteen wordt travertijn genoemd en is heel poreus. Deze eigenschap heeft als nadeel dat er snel veel vuil in de kleine holtes gaat zitten. Daarom wordt het monument jaarlijks schoongemaakt. Van travertijn worden ook veel vloeren gemaakt.

De zuilenbogen en gevel van het Colosseum in Rome zijn eveneens gebouwd van travertijn. Een ander, minder mooi, maar veel vaker voorkomend voorbeeld van kalksteen zijn stoepranden, drempels en vensterbanken. Deze zijn vaak zwart met witte puntjes. Deze kalksteen komt uit België waar het onder steenkoolpakketten ligt. Het wordt wel Belgische hardsteen of arduin genoemd. Ook hier zijn de witte puntjes fossielen.

Marmer is een stuk kostbaarder als bouwmateriaal en wordt daarom als decoratiemateriaal gebruikt. Marmer is kalksteen waarvan de kristalstructuur, door hoge druk en temperatuur die onder andere ontstaat bij gebergtevorming, veranderd is (zogenaamde metamorfose). Door dit metamorfoseproces heeft marmer een zeer homogene structuur en een maagdelijk witte kleur gekregen en soms lopen er prachtige kleuraders doorheen. Omdat het ook nog zacht en gemakkelijk te bewerken is, werken beeldhouwers graag met marmer. Het vijfeneenhalve meter hoge beeld David, van Michelangelo, is misschien wel het bekendste voorbeeld van een marmeren kunstwerk. Het marmer van dit beeld is afkomstig uit Carrara in de Italiaanse Apennijnen, waar het mooiste marmer ter wereld te vinden is. Omdat we in Nederland geen gebergtevorming hebben gehad is bij ons geen marmer te vinden, alleen ongemetamorfoseerde kalksteen.

Calciet met kwarts en galeniet.

Zoals eerder gezegd bestaat het grootste gedeelte van de harde gesteenten aan het Nederlandse aardoppervlak uit kalksteen en dus uit allemaal minuscule calcietkristalletjes. Kalksteen is te vinden in Zuid-Limburg (vaak aangeduid met de verkeerde naam mergel) en in de buurt van Winterswijk in Oost-Gelderland. De kalksteen in Winterswijk is speciaal, omdat grotere kristallen kunnen ontstaan in spleten waar water doorheen stroomt. Dit water bevat opgelost calciet dat in zo'n spleet neerslaat en calcietkristallen vormt. In de Muschelkalkgroeve van Winterswijk zijn deze kristallen te vinden.

In de steenkoolafzettingen in Zuid-Limburg komen veel aders voor waarin verschillende mineralen zitten, waaronder ook calciet. Deze mineralen zijn ontstaan uit de opgeloste stoffen in het hete water dat ooit door deze aders stroomde. Calciet kan dus behalve in de Limburgse kalksteenlagen ook gevonden worden in de voormalige steenkoolmijnen. De mijnen zijn nu gesloten en dus niet meer toegankelijk. In de storthopen rond de mijnen kan nog wel gezocht worden.

• Chemische groep: carbonaten
• Chemische formule: CaCO₃
• Kristalstelsel: hexagonaal
• Hardheid: 3
• Dichtheid: 2,71 gr/cm³
• Splijting: perfect (in drie richtingen)
• Kleur: doorzichtig tot wit, grijs, rood, blauw, geel, groen en bruin tot zwart
• Glans: glas- tot parelmoerachtig
 

- Guido Beenakker, Naturalis