Quarz und Kalzit gehören zu den häufigsten Mineralien der Erde, und in manchen Exemplaren können sie überraschend leicht verwechselt werden.
Ein farbloser Kristall, der in einem Gesteinsspalt wächst, ein weißes Mineral, das eine hydrothermale Ader ausfüllt, oder ein transparentes Exemplar in einer Sammlung könnte Quarz, Kalzit oder manchmal etwas ganz anderes sein.
Mineralogisch gesehen unterscheiden sich Quarz und Kalzit jedoch stark.
Quarz besteht aus Siliziumdioxid (SiO₂) und hat eine Mohs-Härte von 7. Kalzit ist Kalziumkarbonat (CaCO₃) und hat nur eine Härte von 3.
Drei Eigenschaften sind besonders hilfreich, um sie zu unterscheiden:
Quarz ist viel härter.
Calcit reagiert stark mit verdünnter Säure.
Calcit besitzt eine ausgezeichnete rhomboedrische Spaltbarkeit, während Quarz normalerweise eher muschelförmig bricht, als dass er eine deutliche Spaltbarkeit aufweist.
Hat man erst einmal gewusst, worauf man achten muss, lassen sich die meisten typischen Exemplare recht einfach unterscheiden.
Wie kann man Quarz von Kalzit unterscheiden? Welches der beiden Mineralien ritzt Glas? Warum schäumt Kalzit in Säure? Wie sieht Spaltbarkeit eigentlich aus? Und können beide Mineralien im selben Gestein vorkommen?
Was ist Quarz?
Quarz ist eines der häufigsten Mineralien in der kontinentalen Erdkruste.
Seine chemische Formel lautet:
SiO₂
Das bedeutet, dass seine Struktur aus Silizium und Sauerstoff aufgebaut ist.
Quarz bildet sich in einer sehr breiten Palette geologischer Umgebungen. Er kommt vor in:
- granitische und andere kieselsäurereiche magmatische Gesteine,
- metamorphe Gesteine,
- hydrothermale Adern,
- Pegmatite,
- Sedimentgesteine,
- Sand und Sandstein.
Quarz ist zudem sehr witterungsbeständig.
Beim Zerfall von Granit können sich Feldspat und einige andere Mineralien schließlich in Tonminerale umwandeln, während Quarzkörner viel länger überdauern können.
Dies ist einer der Gründe, warum Quarz so häufig in Strandsand, Flusssedimenten und Sandstein vorkommt.
Wenn Quarz genügend freien Raum zum Wachsen hat, bildet er häufig charakteristische prismatische Kristalle aus. Gut ausgebildete Kristalle weisen typischerweise eine sechseckige Form mit spitzen Enden auf.
Quarz ist nicht immer farblos.
Viele bekannte Mineralien und Edelsteine gehören zur Quarzfamilie, darunter:
- Amethyst,
- Citrin,
- Rosenquarz
- Rauchquarz,
- Bergkristall.
Obwohl sie sehr unterschiedlich aussehen mögen, besteht ihre Hauptmineralzusammensetzung dennoch aus SiO₂.
Was ist Kalzit?
Natural calcite crystal showing characteristic cleavage and crystal formKalzit ist ein Calciumcarbonat-Mineral mit der chemischen Formel:
CaCO₃
Es ist eines der wichtigsten Karbonatminerale der Erde und das Hauptmineral in vielen Kalksteinen.
Wenn Kalkstein einer Metamorphose unterliegt und zu Marmor rekristallisiert, bleibt Kalzit üblicherweise ein Hauptbestandteil.
Kalzit kann auch vorkommen in:
- hydrothermale Adern,
- Höhlen,
- Ablagerungen heißer Quellen,
- marine Sedimente,
- biologische Schalen und Skelettmaterial.
Viele klassische Höhlenformationen, darunter Stalaktiten und Stalagmiten, bestehen größtenteils aus Kalzit.
Calcit kann eine ungewöhnlich große Vielfalt an Kristallformen bilden. Eines seiner nützlichsten Erkennungsmerkmale ist jedoch seine ausgezeichnete rhomboedrische Spaltbarkeit.
Wenn Kalzit entlang seiner Spaltflächen bricht, entstehen Fragmente in Form von geneigten Kästchen oder Rhomboedern anstelle von Würfeln.
Dadurch unterscheidet es sich deutlich von Quarz.
Eine besonders klare Kalzitvarietät, der sogenannte Islandspat, ist auch für seine starke Doppelbrechung bekannt.
Quarz vs. Calcit: Die wichtigsten Unterschiede
| Funktion | Quartz | Calcit |
|---|---|---|
| Chemische Formel | SiO₂ | CaCO₃ |
| Hauptmineralfamilie | Siliziumdioxid-Mineral | Carbonatmineral |
| Mohs-Härte | 7 | 3 |
| Zerkratzt normales Glas? | Normalerweise ja | Nein |
| Spaltung | Keine auffällige Spaltung bei der Handidentifizierung | Perfekte rhomboedrische Spaltung |
| Typischer Bruch | Häufig muschelförmige Fraktur | Bricht üblicherweise entlang von Spaltflächen |
| Reaktion mit verdünnter Salzsäure | Kein sichtbares Sprudeln | Starkes Sprudeln |
| Häufige Kristallform | Prismatisch, üblicherweise sechsseitig | Rhomboedrische, skalenoedrische und andere Formen |
| Starke sichtbare Doppelbrechung | Normalerweise mit bloßem Auge nicht erkennbar | Häufig in klarem Kalzit |
| Häufige Gesteinsvergesellschaftungen | Granit, Quarzit, Sandstein, Adern | Kalkstein, Marmor, Höhlen, Adern |
Beachten Sie, dass die Farbe nicht zu den besten Unterscheidungsmerkmalen gehört.
Beide Mineralien können sein:
- farblos,
- weiß,
- gelblich,
- bräunlich,
- transparent,
- durchscheinend.
Die Farbe allein ist oft kein geeignetes Mittel, um Mineralien zu identifizieren.
Wie kann man Quarz von Kalzit unterscheiden?
Anstatt sich auf eine einzelne Eigenschaft zu verlassen, ist es besser, mehrere Merkmale gleichzeitig zu prüfen.
Eine sinnvolle Reihenfolge ist:
Härte → Spaltbarkeit oder Bruch → Kristallform → Säurereaktion falls erforderlich
Dies trägt auch dazu bei, unnötige Beschädigungen an einem guten Exemplar zu vermeiden.
1. Härte: Quarz ist viel härter als Calcit
Einer der deutlichsten physikalischen Unterschiede ist die Härte.
Auf der Mohs-Skala:
Kalzit = 3
Quarz = 7
Das ist ein großer Unterschied.
Quarz ist härter als normales Fensterglas, das üblicherweise einen Härtegrad von 5 bis 5.5 auf der Mohs-Skala aufweist. Eine Quarzspitze oder eine scharfe Kante kann daher deutliche Kratzer auf Glas hinterlassen.
Kalzit ist viel weicher.
Es kann normalerweise kein Glas zerkratzen und ist selbst viel leichter zu zerkratzen als Quarz.
Dies macht die Härteprüfung zu einem der nützlichsten Feldtests, wenn die Kristallform unklar ist.
Es gibt allerdings ein kleines Problem.
Ein Mineral kann auf dem Glas ein Pulver hinterlassen, das wie ein Kratzer aussieht.
Ein echter Kratzer ist eine sichtbare Rille im Glas. Lässt sich die Markierung einfach mit dem Finger wegwischen, handelte es sich wahrscheinlich nur um Mineralpulver.
Bedenken Sie auch, dass ein Gestein mehr als ein Mineral enthalten kann.
Enthält ein Stück Kalkstein ein kleines Quarzkorn, kann dieses Korn das Glas zerkratzen, obwohl der größte Teil des Gesteins aus Kalzit besteht.
2. Warum schäumt Calcit in Säure?
Eine der charakteristischsten Eigenschaften von Calcit ist seine Reaktion mit verdünnter Säure.
Kalzit enthält Kalziumkarbonat.
Bei Kontakt von verdünnter Salzsäure mit einer frischen Calcit-Oberfläche entsteht durch eine chemische Reaktion Kohlendioxidgas.
Das austretende Gas erscheint als sichtbare Blasen.
Diese Reaktion wird als Aufbrausen bezeichnet.
Auf frischem Kalzit ist die Reaktion mit verdünnter Salzsäure in der Regel sofort und deutlich erkennbar.
Quarz verhält sich unter den gleichen Feldtestbedingungen nicht so, weil er aus SiO₂ und nicht aus Calciumcarbonat besteht.
Aus diesem Grund führen Geologen üblicherweise verdünnte Salzsäure mit sich, wenn sie Karbonatgesteine und -mineralien identifizieren.
Schwache Haushaltssäuren wie Essig können manchmal eine Reaktion mit Kalzit hervorrufen, diese verläuft jedoch viel langsamer und ist schwerer zu beobachten.
Damit:
„Es hat mit Essig nicht geschäumt, also muss es Quarz sein.“
ist keine sehr verlässliche Schlussfolgerung.
Ein korrekt durchgeführter Test mit verdünnter Salzsäure liefert ein wesentlich klareres Ergebnis.
3. Dekolleté: Einer der besten visuellen Hinweise
Quarz und Kalzit brechen auch unterschiedlich.
Calcit
Calcit besitzt eine ausgezeichnete Spaltbarkeit in drei Richtungen.
Diese Richtungen treffen sich nicht in einem 90-Grad-Winkel.
Daher entstehen beim Zerbrechen von Kalzit häufig charakteristische rhomboedrische Fragmente.
Wenn eine Probe wiederholt in Stücke mit glatten, ebenen Oberflächen zerbricht, die in ähnlichen Neigungswinkeln aufeinandertreffen, sollte Kalzit in Betracht gezogen werden.
Quartz
Quarz zeigt nicht die starke, offensichtliche Spaltbarkeit, die bei Kalzit zu beobachten ist.
Stattdessen kommt es häufig zu einem Bruch mit muschelförmiger Fraktur.
Ein frischer Quarzbruch kann gebogen und muschelartig aussehen, ähnlich wie zerbrochenes Glas.
Dies ist besonders deutlich bei klarem oder massivem Quarz zu erkennen.
Obwohl beide Mineralien glänzende, flach wirkende Oberflächen aufweisen können, können die Gründe für diese Oberflächen sehr unterschiedlich sein.
Spaltbarkeit und Kristallflächen sind nicht dasselbe.
Das ist ein leicht zu begehender Fehler.
Dass ein Mineral ebene Oberflächen aufweist, bedeutet nicht automatisch, dass es sich bei diesen Oberflächen um Spaltflächen handelt.
Kristalle wachsen von Natur aus mit flachen Kristallflächen.
Ein gut ausgebildeter Quarzkristall beispielsweise besitzt viele glatte Außenflächen.
Das bedeutet nicht, dass Quarz eine gute Spaltbarkeit aufweist.
Die Spaltbarkeit beschreibt die Tendenz eines Minerals, wiederholt entlang bestimmter Ebenen zu brechen, die durch seine innere Atomstruktur bestimmt werden.
Kalzit veranschaulicht dies außerordentlich gut.
Quarz tut dies im Allgemeinen nicht.
4. Kann die Kristallform helfen?
Ja, insbesondere wenn die Kristalle gut ausgebildet sind.
Quarz bildet üblicherweise längliche, prismatische Kristalle.
Zu den typischen Merkmalen gehören:
- ein annähernd sechsseitiges Prisma,
- spitze Abschlüsse,
- ein relativ langer Kristallkörper.
Kalzit ist wesentlich variabler.
Es kann sich Folgendes bilden:
- rhomboedrische Kristalle,
- skalenoedrische Kristalle,
- tafelförmige Kristalle
- viele komplexe Kombinationen.
Die scharfkantige, spitze Kalzitstruktur, die gemeinhin als Hundezahnkalzit bezeichnet wird , kann sich optisch stark von gewöhnlichem Quarz unterscheiden.
Dennoch sollte die Kristallform nicht allein betrachtet werden.
Natürliche Kristalle können sein:
- gebrochen,
- verwittert
- mit anderen Mineralien überzogen,
- Sie waren schlecht ausgebildet, weil sie kaum Platz zum Wachsen hatten.
Härte und Spaltbarkeit sind in der Regel zuverlässigere Kriterien.
Warum kann klarer Kalzit ein Bild doppelt erscheinen lassen?
Eine der interessantesten Eigenschaften von klarem Calcit ist die Doppelbrechung.
Wenn Sie ein transparentes Stück Iceland Spar über eine gedruckte Linie oder einen Text legen, sehen Sie möglicherweise zwei Bilder anstatt nur eines.
Dies geschieht, weil sich das Licht, das durch den Kalzitkristall dringt, in zwei Strahlen aufspalten kann, die sich unterschiedlich durch den Kristall ausbreiten.
Die dafür verantwortliche optische Eigenschaft heißt Doppelbrechung.
Calcit besitzt eine außergewöhnlich starke Doppelbrechung.
Quarz ist zwar auch doppelbrechend, aber seine Wirkung ist deutlich schwächer. In einem gewöhnlichen Handstück erzeugt er normalerweise nicht das eindrucksvolle Doppelbild, das klarer Kalzit zeigen kann.
Wenn also ein transparenter Kristall das darunterliegende Bild deutlich verdoppelt, ist Kalzit eine sehr wahrscheinliche Möglichkeit.
Kann Kalzit Glas zerkratzen?
Normalerweise nein.
Calcit hat eine Mohs-Härte von 3, während gewöhnliches Glas viel härter ist.
Wenn ein Mineral, das man für Kalzit hält, leicht einen echten Kratzer in Glas erzeugt, sollte seine Identifizierung in Frage gestellt werden.
Quarz ist eine mögliche Alternative.
Aber auch hier gilt: Vermischungen können zu Verwirrung führen.
Eine Kalzitader kann kleine Quarzkristalle enthalten, und eines dieser härteren Körner könnte für den Kratzer verantwortlich sein.
Deshalb ist es wichtig, einen sauberen, bekannten Teil der Probe zu testen.
Warum kann Quarz Glas zerkratzen?
Quarz hat eine Mohs-Härte von 7.
Dadurch ist es härter als gewöhnliches Glas.
Eine frische Quarzkante kann daher eine echte Rille in eine Glasoberfläche schneiden.
Diese Eigenschaft ist bei der Identifizierung im Gelände hilfreich und gibt uns auch Aufschluss darüber, warum Quarzkörner die Verwitterung so gut überstehen.
Härte sollte man jedoch nicht mit Zähigkeit verwechseln.
Quarz ist hart, das heißt, er ist kratzfest.
Es ist immer noch spröde und kann bei einem Schlag brechen.
Ein hartes Mineral ist nicht zwangsläufig ein unzerbrechliches Mineral.
Reagiert Quarz mit Säure?
Unter normalen Bedingungen der Mineralidentifizierung schäumt Quarz im Gegensatz zu Calcit nicht mit verdünnter Salzsäure auf.
Das macht die Säureprobe beim Vergleich dieser beiden Mineralien sehr nützlich.
Allerdings lassen sich nicht alle weißen Mineralien durch eine Säurereaktion allein identifizieren.
Auch andere Carbonatminerale können mit Säure reagieren.
Dolomit beispielsweise kann schwächer reagieren, insbesondere wenn er pulverisiert ist.
Die Mineralidentifizierung ist also umso aussagekräftiger, je mehr Eigenschaften übereinstimmen:
- Härte,
- Dekollete,
- Kristallform
- Säurereaktion.
Ein einzelner Test sollte nur selten als die vollständige Antwort betrachtet werden.
Können Quarz und Kalzit im selben Gestein vorkommen?
Ja.
Sie können sogar gemeinsam in derselben Mineralader vorkommen.
Dies ist besonders häufig in hydrothermalen Systemen der Fall.
Heiße, mineralreiche Flüssigkeiten strömen durch Gesteinsspalten. Mit der Veränderung von Temperatur, Druck und chemischer Zusammensetzung können sich in verschiedenen Stadien unterschiedliche Mineralien abscheiden.
Eine hydrothermale Ader kann folgende Kombinationen enthalten:
- Quarz,
- Kalzit,
- Sulfidmineralien,
- Fluorit,
- Baryt.
Wenn man also eine weiße Ader betrachtet, kann man nicht davon ausgehen, dass die gesamte Ader aus einem einzigen Mineral besteht.
Ein Abschnitt kann aus Quarz bestehen, ein anderer aus Kalzit.
Manchmal stehen die beiden in direktem Gegensatz zueinander.
Wo kommen Quarz und Kalzit üblicherweise vor?
Ihre geologischen Gegebenheiten überschneiden sich teilweise, aber jedes Mineral hat auch Umgebungen, in denen es besonders häufig vorkommt.
Wo kommt Quarz häufig vor?
Quarz kommt häufig vor in:
- Granit,
- Rhyolith,
- Pegmatit,
- Quarzit,
- Sandstein,
- Hydrothermale Adern.
Quarzreicher Sandstein kann hauptsächlich aus Quarzkörnern bestehen, während Quarzit fast vollständig aus rekristallisiertem Quarz zusammengesetzt sein kann.
Wo kommt Kalzit häufig vor?
Kalzit ist besonders häufig in:
- Kalkstein,
- Marmor,
- Travertin,
- Höhlenablagerungen
- Karbonatadern,
- einige hydrothermale Systeme.
Die Kenntnis des Wirtsgesteins kann daher einen nützlichen Hinweis liefern.
Weiße Kristalle, die einen Riss in Kalkstein ausfüllen, sind oft Kalzit.
Gut ausgebildete prismatische Kristalle innerhalb eines granitischen Pegmatits sind mit größerer Wahrscheinlichkeit Quarz.
Dies sind nützliche Hinweise, keine absoluten Regeln.
Handelt es sich bei einer weißen Ader im Kalkstein um Quarz oder Kalzit?
Es kann beides sein.
Risse im Kalkstein können durch mineralreiche Flüssigkeiten gefüllt werden.
Kalzit ist extrem häufig, da Kalkstein selbst reich an Kalziumkarbonat ist.
Kieselsäurereiche Flüssigkeiten können Quarz aber auch in Klüften innerhalb von Karbonatgesteinen ablagern.
Die sicherste Vorgehensweise ist nach wie vor die Untersuchung des Minerals selbst.
Kalzit ist:
- weicher,
- stark spaltbar,
- reagieren mit verdünnter Säure.
Quarz ist:
- Schwerer,
- weist normalerweise keine deutliche Spaltung auf.
- Schäumt nicht bei verdünnter Salzsäure.
Farbe allein löst das Problem nicht.
Der schnellste Weg, Quarz und Kalzit im Gelände zu unterscheiden
Wenn Sie ein unbekanntes blasses oder transparentes Mineral finden, ist eine einfache Vorgehensweise gut geeignet.
1. Betrachten Sie die Kristall- und Bruchflächen
Wiederholte rhomboedrische Spaltflächen deuten auf Kalzit hin.
Ein gut ausgebildeter, sechsseitiger prismatischer Kristall deutet auf Quarz hin.
2. Härte prüfen
Wenn es tatsächlich Glas zerkratzt, handelt es sich eher um Quarz.
Wenn es leicht zerkratzt werden kann und Glas nicht zerkratzen kann, ist Kalzit wahrscheinlicher.
3. Säure nur bei Bedarf verwenden
Starke Blasenbildung auf einer frischen Oberfläche durch verdünnte Salzsäure ist ein hervorragender Beweis für Kalzit.
Das Ausbleiben einer sichtbaren Reaktion spricht eher für Quarz, aber andere Eigenschaften sollten trotzdem überprüft werden.
Bei vielen gewöhnlichen Handpräparaten genügen diese drei Schritte.
Warum werden Quarz und Calcit so oft verwechselt?
Weil die Farbe bei der Mineralienbestimmung weniger hilfreich ist, als man annimmt.
Beide Mineralien können sein:
- weiß,
- farblos,
- transparent,
- durchscheinend,
- glasig.
Beide können auch Knochenbrüche und Venen füllen.
Sind die Kristalle klein, zerbrochen oder schlecht ausgebildet, sind ihre charakteristischen Formen möglicherweise gar nicht erkennbar.
Doch sobald die physikalischen Eigenschaften geprüft werden, wird der Unterschied viel deutlicher.
Quarz und Kalzit sind ein gutes Beispiel für eine der Grundregeln der Mineralbestimmung:
Vertrauen Sie nicht allein der Farbe.
Häufig gestellte Fragen
Welches ist härter, Quarz oder Kalzit?
Quarz ist wesentlich härter. Quarz hat eine Mohshärte von 7, während Kalzit eine Härte von 3 aufweist.
Kann Kalzit Glas zerkratzen?
Normalerweise nicht. Kalzit ist deutlich weicher als gewöhnliches Glas.
Kann Quarz Glas zerkratzen?
Ja. Quarz ist härter als gewöhnliches Glas und kann in der Regel echte Kratzer erzeugen.
Warum schäumt Kalzit in Säure?
Kalzit enthält Kalziumkarbonat. Bei der Reaktion mit Säure wird Kohlendioxidgas freigesetzt, wodurch sichtbare Blasen entstehen.
Sprudelt Quarz in Säure?
Nicht unter dem üblicherweise zur Mineralidentifizierung verwendeten Test mit verdünnter Salzsäure.
Können Quarz und Kalzit in der gleichen Ader vorkommen?
Ja. Beide Mineralien können aus hydrothermalen Fluiden ausgefällt werden und können gemeinsam in derselben Ader vorkommen.
Besitzt Quarz Spaltbarkeit?
Quarz weist nicht die für Kalzit typische, ausgeprägte Spaltbarkeit auf. In Handstücken bricht er üblicherweise muschelförmig.
Besitzt Calcit Spaltbarkeit?
Ja. Calcit besitzt eine ausgezeichnete rhomboedrische Spaltbarkeit in drei Richtungen.
Warum zeigt klarer Kalzit ein Doppelbild?
Kalzit besitzt eine sehr starke Doppelbrechung. Licht, das den Kristall durchdringt, spaltet sich in zwei Strahlen auf, wodurch ein darunter liegendes Objekt doppelt erscheint.
Können Quarz und Kalzit anhand eines Fotos identifiziert werden?
Manchmal liefert die Kristallform einen hilfreichen Hinweis, aber ein Foto allein reicht nicht immer aus. Härte, Spaltbarkeit und Säurereaktion sind für die Identifizierung wesentlich zuverlässigere Merkmale.
Fazit
Quarz und Kalzit sehen sich zwar erstaunlich ähnlich, aber ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften sind sehr unterschiedlich.
Quarz ist ein hartes SiO₂-Mineral mit einer Mohs-Härte von 7. Es kann Glas ritzen und bricht üblicherweise mit muschelförmigem Bruch.
Calcit ist CaCO₃, hat eine Härte von 3, zeigt eine ausgezeichnete rhomboedrische Spaltbarkeit und reagiert leicht mit verdünnter Säure.
Wenn Sie also einen weißen oder transparenten Kristall finden, ist die Farbe nicht der beste Ausgangspunkt für die Beurteilung.
Fragen Sie stattdessen:
Kann es Glas zerkratzen?
Bricht es entlang wiederholter ebener Spaltflächen?
Schäumt es, wenn man es mit verdünnter Säure testet?
Wenn man diese Eigenschaften zusammen betrachtet, ist der Unterschied zwischen Quarz und Kalzit in der Regel viel leichter zu erkennen.
Und das führt zu einer der nützlichsten Gewohnheiten bei der Mineralienbestimmung:
Achten Sie weniger auf das Aussehen eines Minerals auf den ersten Blick, sondern mehr auf sein Verhalten.
Referenzen
- Mindat.org — Quarz: Mineralinformationen, Daten und Fundorte. Formel SiO₂, Mohshärte 7, Glasglanz, charakteristischer muscheliger Bruch und gewöhnliche Kristallformen.
- Mindat.org — Kalzit: Mineralinformationen, Daten und Fundorte. Formel CaCO₃, Mohshärte 3, rhomboedrische Spaltbarkeit, Säurereaktivität und optische Eigenschaften.
- MIT OpenCourseWare — 12.001 Einführung in die Geologie: Leitfaden zur Mineralidentifizierung. Laboridentifizierungskriterien umfassen die Reaktion von Kalzit mit Salzsäure, rhomboedrische Spaltbarkeit, Doppelbrechung und muscheligen Quarzbruch.
