Karbonate
| Ära | Periode | Zeit (Ma) | Ereignisse / Lebensformen | |
|---|---|---|---|---|
| Präkambrium | Hadaikum | 4600–4000 | Entstehung der Erde | 🌍 |
| Archaikum | 4000–2500 | Erste Prokaryoten | 🦠 | |
| Proterozoikum | 2500–541 | Erste eukaryotische Zellen | 🧬 | |
| Paläozoikum | Kambrium | 541–485 | Kambrische Explosion, erste Wirbeltiere | 🐚 |
| Ordovizium | 485–444 | Erste Landpflanzen, marine Diversifikation | 🌿 | |
| Silur | 444–419 | Erste Wirbeltiere an Land | 🐊 | |
| Devon | 419–359 | „Zeitalter der Fische“, erste Amphibien | 🐟 | |
| Karbon | 359–299 | Riesige Wälder, erste Reptilien | 🌳 | |
| Perm | 299–252 | Massenaussterben am Ende | ⚡ | |
| Mesozoikum | Trias | 252–201 | Erste Dinosaurier, Säugetiere | 🦖 |
| Jura | 201–145 | Große Dinosaurier, erste Vögel | 🦅 | |
| Kreide | 145–66 | Blütenpflanzen, Massenaussterben der Dinosaurier | 🌸 | |
| Känozoikum | Paläogen | 66–23 | Mammals Diversification | 🐘 |
| Neogen | 23–2.6 | Erste Hominiden | 🧍 | |
| Quartär | 2.6–0 | Eiszeiten, Homo sapiens | ❄️🧑 |
Karbonatgesteine bestehen überwiegend aus CO₃-Verbindungen. Zu den typischen Vertretern zählen Kalkstein (CaCO₃), Marmor (CaCO₃) sowie Dolomit ((Ca,Mg)CO₃). Obwohl Karbonate chemisch als Salze gelten, lösen sie sich in reinem Wasser nicht auf. Kalziumkarbonat kann zudem in verschiedenen Kristallformen auftreten, die als Kalzit oder Aragonit bekannt sind.
Reiner Kalkstein ist grundsätzlich wasserundurchlässig, sodass Erosion nur an der Gesteinsoberfläche stattfinden kann. Da Kalkstein meist ein Sedimentgestein ist, weist er charakteristische Schichtungen und Schichtfugen auf. Diese sind das Ergebnis seiner submarinen Ablagerung sowie der anschließenden Diagenese, bei der unter erhöhtem Druck und steigender Temperatur aus Sedimentschlamm festes Gestein entsteht. Damit ein Kalkstein heute im Bereich der Verwitterung liegt, muss er im geologischen Verlauf sowohl abgesenkt als auch wieder angehoben worden sein. Während dieser tektonischen Prozesse entstehen Risse und Klüfte, die das Gestein aufbrechen und für Wasser durchlässig machen.
Dass Karbonatgesteine trotz ihrer Unlösbarkeit in reinem Wasser als löslich gelten, liegt an der Kohlensäureverwitterung. Entscheidend ist hierbei das Vorhandensein von Säure im Wasser, meist Kohlensäure, die durch das Lösen von Kohlendioxid (CO₂) entsteht:
CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃
In der Atmosphäre liegt CO₂ durchschnittlich bei etwa 0,035 %, während es im Boden durch biologische Zersetzung und Wurzelatmung auf rund 10 % ansteigen kann. Dieses Kohlendioxid geht in das Niederschlagswasser über, bis ein Gleichgewicht zwischen dem CO₂-Gehalt von Bodenluft und Wasser besteht.
Die entstandene Kohlensäure kann Kalk lösen. Dabei hängt die Menge des lösbaren Kalks vom Kohlensäuregehalt ab – jedoch nicht proportional, sondern in einer komplexen Beziehung. Die zugrunde liegende Reaktion verläuft als Gleichgewicht:
CaCO₃ + CO₂ + H₂O ↔ Ca(HCO₃)₂
Je mehr CO₂ vorhanden ist, desto mehr Kalk kann gelöst werden. Sinkt jedoch der Kohlendioxidgehalt – wie es in gut belüfteten Höhlenräumen häufig der Fall ist – verschiebt sich das Gleichgewicht. Der gelöste Kalk fällt wieder aus, und es entstehen Tropfsteine wie Stalaktiten, Stalagmiten und Sinterformen.