Wie entstehen Calcitkristalle in Muscheln ?

[Collector]

Hallo

Rucks Pit in Florida ist bekannt für honiggelbe Calcitkristalle, welche in Venusmuscheln (mercenaria permagna) auftreten. Als zeitalter der Entstehung wird das Pliozän angenommen.

Ich habe  gelesen, dass das Calcium zur Bildung und zum Wachstum dieser gut ausgebildeten Kristalle aus der Muschelschale kommt, d.h., dass die Schale dieser Muschel die "Nährquelle"  der Kristalle ist.

Fragen:

*1. Ist die Aussage richtig, dass die Calcikristalle ihre Nahrung (sprich CaCO₃)  aus der Muschelschale beziehen ?
(nur das Calcium oder CaCO₃ ? )

*2. Kristalle bilden sich - normalerweise - aus und/oder in Nährlösungen. Zum Gelingen des Wachstums eines selbsr kleinen idiomorphen Kristalls gehört auch eine gewisse Ungestörtheit, d.h. Ruhe.
Wie können die Calcikristalle in der Muschel enstehen, wenn diese - da ja ein Lebewesen, sich während ihres Lebens ständig bewegt ? Oder bilden sich die Kristalle erst, nachdem die Muschel abgestorben ist und nur die Schale übrigbleibt ?

*3. Wann etwa beginnt der Wachstumsprozess? Während des Lebens der Muschel ? Nach ihrem Absterben ? Oder erst sehr viel später nachdem die Muschel zum Fossil wurde ?

*4. Wie lange mag so ein Wachstumsprozess sein, um einen ca. 1 cm großen perfekten Kristall zu erzeugen ?

Freue mich auf Antworten und Anregungen

Danke und Gruß
collector

[triassammler]

Hallo Peter!

*1. Ist die Aussage richtig, dass die Calcikristalle ihre Nahrung (sprich CaCO3)  aus der Muschelschale beziehen ?
(nur das Calcium oder CaCO3 ? )

Jein. Das Calciumkarbonat der Muschelschale allein würde nicht ausreichen, wenn das einbettende Sediment kalkuntersättigt ist. Dann verteilt sich das CaCO3 in den Sedimentporen und bildet dort den Calcitzement, ohne dass es zu größerem Kristallwachstum kommt. Es ist also auch ein kalkgesättigtes Sediment (Kalkstein, Schalentrümmerkalk etc.) nötig.
Das Karbonat (CO3 2-) stammt bei frühdiagenetischer Kristallisation oft aus organischen Zersetzungsprozessen, die CO und CO2 freisetzen, während der Spätdiagenese eher aus der teilweisen Auflösung der Kalkmatrix.

*2. [...] Wie können die Calcikristalle in der Muschel enstehen, wenn diese - da ja ein Lebewesen, sich während ihres Lebens ständig bewegt ? Oder bilden sich die Kristalle erst, nachdem die Muschel abgestorben ist und nur die Schale übrigbleibt ?

Selbstverständlich Letzteres. Erst nach dem Tod der Muschel und dem Verwesen der Weichteile stellt der Schalenhohlraum den Reaktionsraum für das Kristallwachstum bereit.

*3. Wann etwa beginnt der Wachstumsprozess? Während des Lebens der Muschel ? Nach ihrem Absterben ? Oder erst sehr viel später nachdem die Muschel zum Fossil wurde ?

Siehe 2. (erst nach ihrem Tod), und dann gibt es kein konkretes Zeitfenster für das Kristallwachstum. Allerdings ist die Keimzahl im Porenwasser zu beachten: Solange das Sediment noch unverfestigt ist, ist die Keimzahl in der leicht zirkulierenden Porenlösung extrem hoch - es entstehen Mikrokristalle in den Porenhohlräumen, nämlich der Calcitzement, der die Sedimentpartikel zu festem Gestein zementiert. Das Festgestein weist immer noch ein hohes Porenvolumen auf (bei "dichtem" Kalkstein durchaus noch 20-30%), der Porendurchmesser ist aber so gering, dass Kristallkeime zurückgehalten (immobilisiert) werden und die Porenlösung weitgehend kristallkeimfrei bleibt. Erst jetzt ist das Wachstum größerer Kristalle an vergleichsweise wenigen Keimen in vorhandenen Hohlräumen möglich.
Wann während der Diagenese die Kristalle wachsen, hängt natürlich primär davon ab, wann der Hohlraum entsteht (sofern er nicht primär wegen fehlender Sedimentverfüllung vorhanden ist), und davon, wann Porenlösung im Sediment zirkuliert. Dies kann von Fundort zu Fundort unterschiedlich sein und sogar mit dem rezenten und Paläoklima dort zusammenhängen.

*4. Wie lange mag so ein Wachstumsprozess sein, um einen ca. 1 cm großen perfekten Kristall zu erzeugen ?

Hierzu gibt es für Calcit keine allgemeingültigen Aussagen. Es hängt stark davon ab, in welcher Menge und über welchen Zeitraum Ca-gesättigte Lösung zur Verfügung gestellt wird. Auch die Karbonatbereitstellung spielt dabei mit.
Aus eigenen Beobachtungen würde ich sagen: zwischen 1000 Jahren und 1 Million Jahren und wahrscheinlich noch viel länger dürfte es alle möglichen Werte geben.

Gruß,
Rainer

[skibbo]

Hallo,

zusätzlich kann man noch sagen, dass in und um Florida quasi "alles" Kalk ist. Calciumkarbonat ist also reichlich vorhanden.

Lg stefan