Kalkstein, Kreide und Riffe: der sedimentäre Hauptweg
Calcit ist das häufigste Karbonatmineral der Erdkruste, und der weitaus größte Teil davon entsteht auf biogenem Weg. Meeresorganismen bauen ihre Schalen und Skelette aus Calciumcarbonat: Coccolithophoriden, Foraminiferen, Muscheln, Seeigel und Krinoiden. Sinken ihre Hartteile auf den Meeresboden, entstehen daraus über Jahrmillionen Kalkstein, Kreide und Mergel. Aus solchen Sedimenten besteht der Kalkstein der Schwäbischen Alb ebenso wie die Kreide von Rügen. Ein zweiter sedimentärer Weg ist die direkte chemische Ausfällung aus übersättigten Wässern. In Karsthöhlen entstehen so Stalaktiten, Stalagmiten und Sinterbecken, an Kalkquellen Travertin und Kalktuff. Genau diese Bildungen liefern den gebänderten Onyxmarmor, den der Handel als mexikanischen Onyx führt: Lage für Lage abgeschiedenes Calciumcarbonat, dessen Bänder die wechselnde Zusammensetzung des Wassers abbilden. Weil die Abscheidung langsam und bei niedriger Temperatur abläuft, sind solche Aggregate feinkörnig und durchscheinend statt kristallklar. Große Einzelkristalle wachsen nur dort, wo offene Hohlräume und sehr viel Zeit zusammenkommen.
Marmor, Erzgänge und alpine Klüfte
Wird Kalkstein von Gebirgsbildung oder Magmenkontakt erfasst, rekristallisiert er zu Marmor. Die feinen biogenen Körner wachsen dabei zu einem gleichkörnigen Calcitgefüge zusammen, das sich gut bearbeiten lässt und seit der Antike als Bildhauerstein dient. Gemmologisch interessanter sind die hydrothermalen Bildungen. In Erzgängen tritt Calcit als Gangart auf, gemeinsam mit Fluorit, Baryt, Quarz, Pyrit, Bleiglanz und Zinkblende. Aus solchen Paragenesen stammen die bekanntesten Sammlerstufen: die honigfarbenen Kristalle der Elmwood Mine in Tennessee aus einer Blei-Zink-Lagerstätte vom Mississippi-Valley-Typ, die Stufen von Dal'negorsk in Ostrussland und die Kristalle aus den Grubenbauen von Naica in Chihuahua. In Basalten und Diabasen füllt Calcit Blasenhohlräume und Klüfte, häufig zusammen mit Zeolithen; genau dort sind auch die großen Islandspat-Rhomboeder gewachsen. Alpine Zerrklüfte liefern klare Skalenoeder neben Bergkristall und Adular. Schließlich ist Calcit Hauptgemengteil der Karbonatite, also magmatischer Gesteine karbonatischer Zusammensetzung.
Eine Formel, drei Minerale
Calciumcarbonat kristallisiert in drei Modifikationen. Calcit ist trigonal, Raumgruppe R-3c, und unter Normalbedingungen die thermodynamisch stabile Form. Aragonit ist orthorhombisch und entsteht bevorzugt bei höherem Druck oder in warmen, magnesiumreichen Wässern; oberhalb von etwa 300 Grad Celsius wandelt er sich binnen Tagen in Calcit um. Vaterit ist hexagonal, sehr instabil und spielt im Handel keine Rolle. In der Calcitstruktur liegen Calciumionen und ebene Carbonatgruppen abwechselnd in Schichten senkrecht zur dreizähligen Achse. Diese ausgeprägte Anisotropie des Gitters ist der Grund für die extreme Doppelbrechung. Das Calciumion lässt sich teilweise durch Mangan, Eisen, Magnesium, Zink, Kobalt oder Blei ersetzen; daraus ergeben sich die Mischkristallreihen zu Rhodochrosit, Siderit, Magnesit und Smithsonit sowie sämtliche farbigen Varietäten. Den heutigen Namen prägte Wilhelm von Haidinger 1845 als Sammelbegriff für alle Ausbildungsformen; er geht auf das lateinische calx für gebrannten Kalk zurück. Die deutschen Bezeichnungen Kalkspat und Doppelspat sind älter und bis heute gebräuchlich.