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Marmor

  1. Allgemeines
  2. Marmor-Geschiebe
  3. Vorkommen und Entstehung
  4. Geschiebefunde
  5. Beispiele für nicht metamorphe kristalline Kalksteine
  6. Literatur

1. Allgemeines

In der steinverarbeitenden Industrie wird eine ganze Reihe von polierfähigen Gesteinen als „Marmor“ bezeichnet, sowohl metamorphe als auch nicht metamorphe Karbonatgesteine oder „marmorierte“ Werksteine. Die Gesteinskunde sieht eine enge Definition des Begriffs vor: Marmor ist ein metamorpher Kalkstein mit mindestens 50 Vol.% Calcit (seltener auch Aragonit oder Dolomit). Abhängig vom Karbonat-Gehalt, lassen sich mehrere Arten von metamorphen Kalksteinen unterscheiden:

  • Reiner Marmor (über 95 Vol.% Calcit); entsteht aus reinen Kalksteinen.
  • Unreiner Marmor (50-95 Vol.% Calcit), auch „Silikatmarmor“; entsteht aus Kalksteinen mit tonigen oder sandigen Beimengungen, z. B. Mergelsteinen.
  • Karbonatsilikatgestein (5-50 Vol.% Calcit).
  • Kalksilikatgestein oder „Kalksilikatfels“ (unter 5 Vol.% Calcit).

Marmor kommt weltweit in ganz unterschiedlichen geologischen Settings vor und besitzt ein variables Erscheinungsbild. In diesem Artikel geht es um Marmor-Geschiebe aus dem fennoskandischen Grundgebirge. Ein zweiter Teil zeigt Bilder von einigen Marmorvorkommen in Östergötland und Sörmland.

Abb. 1: Reiner Marmor, Anstehendprobe von der Insel Oaxen. Das mittelkörnige Gestein besteht fast vollständig aus kristallinem Calcit. Die Bruchfläche zeigt glitzernde Spaltflächen von Kalkspat-Kristallen.
Abb. 2: Marmorgerölle von der Insel Oaxen (Sörmland/Schweden): ein reiner Marmor (links) und zwei unreine Marmore mit grünen Silikatmineralen („Silikatmarmor“ oder „Ophicalcit“).

2. Marmor-Geschiebe

Als reiner oder unreiner Marmor erkennbare Geschiebe sind vor allem mittel- bis grobkörnige kristalline Kalksteine mit Beimengungen von Silikatmineralen. Eine veraltete Sammelbezeichnung hierfür ist „Urkalk“. Feinkörnige metamorphe Karbonatgesteine, Karbonatsilikatgesteine, Kalksilikatgesteine oder auch Skarne dürften mit einfachen Mitteln kaum sicher bestimmbar sein. Bartolomäus & Schliestedt 2006 untersuchten über 160 Marmorgeschiebe. Aus dieser Arbeit sei eine allgemeine Beschreibung zitiert:

Geschiebemarmore sind vorherrschend weiße bis graue, seltener gelbliche bis röt-liche, meist aber grünlich getönte Gesteine feiner bis grober Körnung. Die meisten Gesteine enthalten im geringen Umfang Silikate. Teils handelt es sich um Einschlüsse des Nebengesteins, teils um Minerale der Metamorphose, teils um Umwandlungsminerale und Verwitterungsbildungen. Serpentinführende Gesteine (Ophicalzite) sind weit verbreitet. Durch dieses Mineral, weniger durch Körner von Pyroxen oder Olivin, sind die meisten Geschiebe grün gesprenkelt. Gestein und eingeschlossene Kristalle verschiedener Silikate sind häufig tektonisch deformiert.

Reiner Marmor (Abb. 1) kommt als Geschiebe zwar häufiger vor, ist aber durch den geringen Anteil an Silikatmineralen eher unscheinbar und meistens nicht rein weiß, sondern gelblich oder schmutzig-grau getönt. Ziemlich auffällig (Abb. 2) ist unreiner Marmor mit grünen Silikatmineralen, der auch als „Ophicalcit“ bezeichnet wird. Der Name [1] verweist auf die häufig enthaltenen Serpentinminerale, die während der Metamorphose gebildet wurden. Sie können auf verwitterten Geschiebeoberflächen rostbraun, gelb oder matt weiß verfärbt sein und zeigen ihre grüne Farbe unter Umständen erst auf einer Bruchfläche.

Maßgeblich für die Bestimmung von Marmor ist ein Calcit-Gehalt von mind. 50 %. Calcit lässt sich mit dem Messer ritzen und reagiert auf verdünnte Salzsäure unter kräftigem Aufbrausen. Die seltenen Dolomitmarmore enthalten nur anteilig Dolomit und sind mittels Säuretest nicht von Calcit-Marmor unterscheidbar. Auf einer Bruchfläche erkennt man ein verzahntes Gefüge von xenomorphen Calcit-Kristallen mit glänzenden Spaltflächen, manchmal mit ausgeprägter Zwillingsstreifung diagonal zu den Spaltebenen (s. a. kristallin.de). Calcit in Marmorgeschieben ist häufig durchscheinend und reinweiß, hellgrau oder grau getönt, selten dunkel oder von gelblicher oder rötlicher Farbe.

Grüne Silikatminerale lassen sich von Hand nicht sicher bestimmen. Nach Bartolomäus & Schliestedt 2006 handelt es sich in den meisten Geschieben um Serpentin. Etwas weniger häufig kommen Olivin und diopsidischer Klinopyroxen vor, Orthopyroxen ist selten. Die Mineralkörner besitzen satt hellgrüne bis schwarzgrüne, manchmal auch graue oder braune Farben. Serpentin kann in zwei farblich unterschiedlichen Generationen vorkommen.

Viele Marmorgeschiebe enthalten Glimmerminerale von 1-5 mm Durchmesser. Dies können Phlogopit, Muskovit, farbarmer Biotit, Sprödglimmer oder Talk sein. Eine genaue Bestimmung ist nur durch mikroskopische Untersuchungen möglich. Seltener treten zwei Arten von Glimmer auf. Glimmerplättchen können durch tektonische Deformation verbogen sein.

Xenolithe aus dem Nebengestein bestehen aus Feldspat, Quarz oder Gesteinsbruchstücken (Quarzite, Gneise oder hälleflintartige Gesteine). Bei einem hohen Xenolith-Anteil kann man von einem einschlussführenden Marmor sprechen. Quarz als metamorphe Neubildung ist meist unauffällig und nur selten identifizierbar (kleine, rauchig getönte Körner). Gelegentlich finden sich weitere Minerale in Marmorgeschieben, z. B. dunkler und idiomorpher Amphibol, Fluorit, Granat, Chlorit, Epidot oder Erz. Magnetit ist hin und wieder mit einem Magneten nachweisbar. Graphit als Hinweis auf ehemals vorhandene organische Substanz tritt nur in Spuren und fein verteilt auf und lässt sich von Hand nicht bestimmen.

Marmor ist mit folgenden Gesteinsarten verwechselbar:

  • In Skarnen können metasomatisch veränderte Kalksteine oder Meta-Karbonate vorkommen, die von Marmor kaum zu unterscheiden sind. Typische für einige Skarne sind Vergesellschaftungen aus Ca-reichen Silikaten wie Granat, Diopsid und Epidot mit Calcit und Quarz.
  • Karbonatite sind kristalline Kalksteine aus magmatischen Schmelzen. Es gibt kleine Vorkommen im Fen-Gebiet (Norwegen), in Nordschweden (Alnö) und in Finnland. Über Geschiebefunde ist bisher nichts bekannt geworden. Als Indikatorminerale für Karbonatite kommen Ägirin und Pyrochlor sowie Nephelin in Frage, die aber nicht immer enthalten sind.
  • Merkmalsarme, weiße und rein calcitische Marmore können von Kontaktmetamorphiten (z. B. kontaktmetamorphe paläozoische Kalksteine aus Südnorwegen) sowie diagenetisch umkristallisierten Kalksteinen unter Umständen nicht unterscheidbar sein (Abb. 22, 23). Grauer oder bunter Ceratopyge-Kalk könnte auf den ersten Blick für Silikatmarmor gehalten werden, ist aber feinkörnig und enthält Glaukonit-Körner sowie Fossilreste (Abb. 24, 25).

3. Vorkommen und Entstehung

Die meisten Marmor-Geschiebe dürften aus den zahlreichen Vorkommen in Mittelschweden stammen. Marmor entstand dort während der svekofennischen Gebirgsbildung vor etwa 1,9 Ga aus tief versenkten kalkigen Sedimenten unter amphibolitfaziellen Metamorphose-Bedingungen. Dabei wurde Calcit aus den feinkörnigen Sedimenten mobilisiert und unter Kornvergrößerung (Blastese) umkristallisiert. Je nach Anteil toniger Komponente im Ausgangsgestein, bildeten sich gleichzeitig Silikatminerale. Marmor und Silikatmarmor sind Granofelse. Das primäre Mineralgefüge kann durch gleichzeitige oder nachfolgende tektonische Prozesse mäßig bis stark deformiert sein.

Zumindest ein Teil der svekofennischen Marmor-Vorkommen soll aus Kalksteinen entstanden sein, die durch Organismen ausgefällt wurden. An einigen Lokalitäten fand man Stromatolithe (Dannemora, Sala, Arvidsjaur). Kleinere Vorkommen von Marmor können zwar auch aus submarin-exhalativ gebildeten Kalksteinen in vulkanischen Sequenzen hervorgehen. Die Größe mancher Vorkommen spricht aber gegen einen solchen Ursprung. Geochemische Untersuchungen an svekofennischen Meta-Karbonaten in Finnland ergaben hohe Sr-Gehalte, die auf eine Ausfällung von aragonitischem (=biogenem?) CaCO3 in marinem Milieu hinweisen (Maier 2015).

Marmor kommt auch als Begleiter von Skarnen vor, als kontaktmetamorphe Bildung, als metasomatisch umgewandelter Kalkstein oder einer Kombination aus beiden Prozessen. Metasomatose bezeichnet eine Gesteinsumwandlung durch fluide Phasen, mobilisiert z. B. durch in der Nähe aufsteigende Magmatitkörper.

Aus Mittelschweden sind etwa 200, meist kleinere Marmor- und Skarn-Vorkommen bekannt. Sie wurden zum Teil bergmännisch genutzt und sind Bestandteil der sog. Leptit-Hälleflinta-Serien, die sich vom Bergslagen-Gebiet bis nach SW-Finnland erstrecken. In der Bottensee ist mit weiteren, untermeerischen Vorkommen zu rechnen. Auch in Südschweden gibt es ca. 20 kleinere Vorkommen (z. B. bei Vetlanda in Smaland, s. Sundlad et al 1997). Weiterhin tritt Marmor geringmächtig in Form von Wechsellagerungen, Klüften, Gängen oder Einschaltungen in kalkhaltigen Grundgebirgsgesteinen auf. Ehlers et al 1993 fanden Marmor in svekofennischen Gneisen im Seegebiet zwischen Aland und dem finnischen Festland. Aufgrund seiner weiten Verbreitung und wechselhaften Ausbildung ist Marmor nicht als Leitgeschiebe geeignet. Dies gilt auch für Lokaltypen wie dem Marmor vom „Kolmarden-Typ“, der an mehreren Orten in Södermanland vorkommt.

4. Geschiebefunde

Abb. 3: Ophicalcit (unreiner Marmor, Silikatmarmor). Die frische Bruchfläche zeigt ein gleichkörniges Gefüge aus Calcit und grünen Silikatmineralen. Am Rand ist eine cm-dicke braune Verwitterungsrinde erkennbar (Kiesgrube Horstfelde, südlich von Berlin).
Abb. 4: Nahaufnahme des gleichkörnig-richtungslosen Mineralgefüges.
Abb. 5: Ophicalcit, polierte Schnittfläche. Die gelblich-weißen und matten Silikatminerale in der Verwitterungsrinde besitzen offenbar einen geringen Eisengehalt, andernfalls wären rostbraune Verfärbungen zu erwarten. Fundort: Kiesgrube Fresdorfer Heide bei Potsdam, Slg. G. Engelhardt.
Abb. 6: Nahaufnahme hell- bis dunkelgrüner xenomorpher Silikatminerale.
Abb. 7: Hellgrauer, eher unscheinbarer Silikatmarmor mit dunklen Silikatmineralen. Strandgeröll von Johannistal, Schleswig-Holstein, leg. E. Figaj.
Abb. 8: Der mittelkörnige, teils von Rissen durchzogene Calcit zeigt unscharfe Korngrenzen. An Silikatmineralen finden sich grüne bis hellbraune, teilweise durchscheinende sowie dunkle und opake Körner. Glimmer und Magnetit sind nicht enthalten.
Abb. 9: Silikatmarmor mit reichlich grünlich-braunen bis braunen Silikatmineralen. Strandgeröll von Misdroy / Polen, Breite 96 mm.
Abb. 10: Heller Marmor mit lagenweise konzentrierten grünen Silikatmineralen. Großes Geschiebe von 40 cm Länge aus der Grube Hohensaaten an der Oder.
Abb. 11: Nahaufnahme der Bruchfläche: xenomorpher und durchscheinender Calcit, begleitet von wenigen Körnern hell- bis mittelgrüner Silikate und einem braunen Glimmermineral.
Abb. 12: Polierte Schnittfläche des gleichen Gesteins mit parallelen Lagen grüner Silikatminerale.

Vom Marmorgeschiebe aus Hohensaaten wurde ein Dünnschliff gefertigt, freundlicherweise ausgeführt von Herrn U. Maerz (Hattingen). Die Untersuchung ergab, dass es sich bei den grünen Mineralen um Serpentin und Olivin handelt. Das helle Glimmermineral ist Phlogopit. Quarz und Diopsid (Amphibol) wurden nicht beobachtet. Die nächsten beiden Bilder (Abb. 13/14) zeigen eine Detailaufnahme eines Dünnschliffs, Bildbreite etwa 185 µm.

Links (gekreuzte Polarisatoren in Dunkelstellung) erkennt man die charakteristische Zwillingsstreifung des hellen Calcits, der ein verzahntes Verwachsungsgefüge aus xenomorphen Kristallen bildet. Das dunkle Mineral in der Bildmitte ist Olivin. Die bunten Anlauffarben, randlich und in Spaltrissen, zeigen seine teilweise Umwandlung in Serpentin an. Im rechten Bild (gekreuzte Polarisatoren in Hellstellung) sind jene Teile des Olivinkorns hellblau gefärbt, die nicht serpentinisiert wurden.

Das nächste Marmorgeschiebe ist ein Exot aus der Kiesgrube Horstfelde, südlich von Berlin. Erst ein Test mit verdünnter Salzsäure erbrachte den Hinweis, dass es sich überhaupt um einen Marmor handelt. Das Gestein ist recht schwer und spricht stark auf einen Handmagneten an (Magnetit). Ungewöhnlich sind die bunten Mineralkörner. Eine Dünnschliffuntersuchung ergab, dass sie von dunklen Magnetitsäumen umgeben sind.

Abb. 15: kantengerundetes Marmor-Geschiebe mit hellgrauer und rauer Oberfläche. Rechts unten sind grünschwarze Glimmerplättchen bis 5 mm Größe erkennbar.
Abb. 16: Seitenansicht des gleichen Geschiebes.
Abb. 17: Detailaufnahme ockergelber, roter bis violettroter und schwach bläulicher Minerale, umgeben von dunklen Magnetit-Säumen. Einige Mineralkörner besitzen einen mehrfarbigen und zonaren Aufbau.
Abb. 18: Kleiner Abschlag mit frischer Bruchfläche. Unüblich für Marmorgeschiebe ist die dunkelgraue Tönung des Calcits. Die bunten Mineralkörner zeigen einen stumpfen bis matten Glanz und wurden offenbar stark umgewandelt.
Abb. 19: Polierte Schnittfläche; nebulöse Streifen in unterschiedlichen Richtungen lassen auf eine mehrfache tektonische Deformation des Gesteins schließen. Die Farbabfolge der bunten Körner (oben: rot, Mitte: weiß, unten: bläulich) deutet auf verschiedene Umwandlungsstadien, möglicherweise desselben Minerals.
Abb. 20: Detailaufnahme. Rechts der Bildmitte ein hellgrünes und längliches Aggregat, das einen ovalen, von einem weißen Saum umgebenen Kernbereich enthält. Der Kern ähnelt der Farbe und Textur mancher Serpentinite. Dunkelglimmer-Plättchen im Querschnitt sind durch tektonische Beanspruchung leicht verbogen.

Die Dünnschliffuntersuchung ergab, dass die dunkle Matrix aus feinkörnigem und stark verwachsenem Calcit besteht. Die Korngrenzen des Calcits sind durch dunkle Erzspuren nachgezeichnet (Imprägnierung durch Magnetit, Abb. 19). Auch das Innere verschiedener Calcit-Individuen zeigt solche Spuren und bildet wohl frühere Korngrenzen ab, die durch Umkristallisierungsprozesse überwachsen wurden. Der Mineralbestand des Gesteins wurde wie folgt geschätzt: Calcit  ca. 75-80%,  Reliktminerale („bunte“ Minerale) ca. 15-20%, Magnetit ca. 3-5%, Biotit <2%. Nicht beobachtet wurden Quarz und Amphibol.

Die bunten Minerale dürften Relikte verschieden weit fortgeschrittener Umwandlungen sein. Zumindest teilweise handelt es sich dabei um fein verwachsene Serpentinminerale. Andere Reliktkristalle zeigen kein Serpentinisierungsgefüge und sind meistens durch feinere Calcitkristalle (möglicherweise mit ankeritischem oder sideritischem Anteil) ausgefüllt. Für das Ausgangsmaterial dieser Relikte gibt es bisher keine Anhaltspunkte. Die meisten Reliktminerale besitzen ebenfalls dunkle Säume von Magnetit.

Abb. 21: Erzpartikel und Magnetit zeichnen die Korngrenzen des Calcits nach. Teilweise folgen sie den aktuellen Korngrenzen (grüne Pfeile), teilweise durchquert die Erzspur Calcit-Individuen (rote Pfeile).

5. Beispiele für nicht metamorphe kristalline Kalksteine

Abb. 22: Diagenetisch umkristallisierter Kalkstein (Biosparit) aus dem Malm (ehem. Steinbruch Schwanteshagen / Polen). Unter der Lupe sind keine Silikatminerale, aber zertrümmerte Schalenreste erkennbar.
Abb. 23: Grobkristalliner, oberflächlich fossilfreier Anthrakonit, loser Stein vom Anstehenden (Aleklinta auf Öland, Oberkambrium), Bildbreite 28 cm. Anthrakonite besitzen eine dunkle Bruchfläche und riechen nach dem Anschlagen nach Bitumen („Stinkkalk“).
Abb. 24: Ceratopyge-Kalk (Ordovizium), loser Stein vom Anstehenden (Öland), grauer und massiger Kalkstein mit Glaukonitkörnern.
Abb. 25: Der Glaukonit bildet xenomorphe, teils wurmförmige Aggregate. Ein bunter Ceratopyge-Kalk ist hier abgebildet.

6. Literatur

BARTHOLOMÄUS WA & SCHLIESTEDT M 2006 Marmore als Urkalkgeschiebe – Archiv für Geschiebekunde 5 (1-5): 27–56, 5 Taf., 6 Abb., Hamburg/ Greifswald, September 2006. ISSN 0936-2967.

EHLERS C, LINDROOS A & SELONEN O 1993 The late Svekofennian granite-migmatite zone of southern Finland – a belt of transpressive deformation and granite emplacement – Precambrian Research 64: 295-309; Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam

MAIER W D, LAHTINEN R, O`BRIEN H 2015 Mineral Deposits of Finland: 291-303 – 802 S., Elsevier Inc., ISBN 978-0-12-410438-9.

SUNDBLAD K, MANSFELD J & SÄRKINEN M 1997 Palaeoproterozoic rifting and formation of sulphide deposits along the southwestern margin of the Svecofennian Domain, southern Sweden – Precambrian Research 82, Issues 1–2, March 1997, S. 1-12. https://doi.org/10.1016/S0301-9268(97)00012-0


[1] ophítēs (griech.): schlangenähnlich; serpens (lat.): Schlange.