Travertin

Travertin (von italienisch travertino, lateinisch lapis tiburtinus, „Stein aus Tivoli“) ist ein mehr oder weniger poröser Kalkstein von heller, meist gelblicher und brauner Farbe, seltener rot oder beigefarben, der aus kalten, warmen oder heißen Süßwasserquellen als Quellkalk chemisch ausgefällt wurde. Die Quellen enthalten Calcium- und Hydrogencarbonat-Ionen sowie Kohlenstoffdioxid, der Travertin selbst besteht fast ausschließlich aus Calciumcarbonat. Es handelt sich um einen Süßwasserkalk.

Darüber hinaus wird die Bezeichnung Travertin auch teilweise für verschiedene Höhlenablagerungen aus Calciumcarbonat verwendet und tritt als Handelsbezeichnung für dichte Kalksteine auf.

Abgrenzung Travertine sind deutlich geschichtete, feste und polierbare Gesteine. Werden sie gegen ihre Lagerrichtung gesägt, so zeigen sie eine leicht erkennbare Bänderung.

Als Kalktuffe werden „stark poröse bis kavernöse und wechselnd verfestigte, nicht marine Karbonatgesteine“ bezeichnet.

Wenn die Bezeichnungen Kalksinter und die für die Unterbegriffe Kalktuff und Travertin verwendeten Bezeichnungen synonym verwendet werden, entsteht Begriffsverwirrung.

Kalktuffe sind – im Gegensatz zu Travertin – nicht deutlich geschichtet, zeigen teilweise gleichförmige Oberflächen, weisen partiell große Hohlräume auf und zeigen teilweise versteinerte Pflanzen und Kleintiere, z. B. Schnecken. Kalktuffe bilden auch blumenkohlartige Oberflächenstrukturen und sind nicht gebändert. Sie liegen häufig in gelockerter, nur teilweise verfestigter Form vor und können nicht poliert werden.Wolfgang Werner, Roman Koch: Kalktuffe. In: Naturwerksteine aus Baden-Württemberg – Vorkommen, Beschaffung und Nutzung. Hrsg. v. Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau. Rüsselsheim 2013, ISBN 978-3-00-041100-7, S. 317. In bruchfeuchtem Zustand können sie mit Handsägen und Messern geformt werden; dies ist bei Travertinen nicht der Fall. Beide Gesteine zählen zu den Weichgesteinen.

Im Naturstein verarbeitenden Gewerk in Deutschland ist der Kalktuff Gauinger Travertin als Travertin bekannt. Er wurde so benannt, weil er als Kalktuff fest und polierbar ist.

Bezeichnungen Sowohl in der geologischen Fachsprache als auch in der Umgangssprache werden für Kalktuffe verschiedene Bezeichnungen gebraucht, entweder weiter differenzierend oder auch synonym: Kalktuff, Travertin und Kalksinter.

Als Travertin bezeichnet man in der Fachsprache den Kalktuff, der sich durch den Austritt von CO2 aus CO2-übersättigtem Quellgrundwasser bildet. Diesen Vorgang bezeichnet man als chemische Entkalkung.

Die Bezeichnungen für Travertin sind oft regional oder sprachlich unterschiedlich (je nach Vorkommen): Im südwestdeutschen Schichtstufenland werden Ausfällungen in Höhlen (Tropfsteine) als Kalksinter bezeichnet, hingegen Ausfällungen hinter Karstquellen oder in turbulentem oder stürzendem Wasser von Bächen und Flüsschen als Kalktuff. Die rezenten Bildungen, aber auch die Resultate von Diagenese (Versteinerungen) hinter kalten Quellen nennt man Kalktuff. (Keine Ähnlichkeit zum vulkanischen Tuffstein!)

Nicht zu den natürlichen Gesteinen zählt der Kunststein-Travertin, der aus gefärbtem Zement und Gesteinstrümmern besteht.

Bildung Tiefenwässer können durch vulkanische und nachvulkanische Entgasungen mit gelöstem CO2 angereichert und dadurch angesäuert werden. Das saure Wasser löst Calcium aus Gesteinen, insbesondere aus Kalkstein. Ist der Calciumgehalt hoch genug, fällt Calciumcarbonat aus und kristallisiert zu Travertin oder Kalktuff, wenn das Wasser in Quellen an die Erdoberfläche tritt und/oder erwärmt wird.

Mit Kohlenstoffdioxid (CO2) angereicherte Wässer werden auch als Kohlensäure bezeichnet. Sie können einen pH-Wert von bis unter fünf erreichen. Neben relativ hohen Konzentrationen an Hydrogencarbonat-Ionen (HCO3−) sind oft auch Calcium-Ionen (Ca2+) in höherer Konzentration enthalten, weil das Löslichkeitsprodukt für Calciumcarbonat (CaCO3) wegen der sehr geringen Konzentration an Carbonat-Ionen (CO32−) zunächst nicht erreicht wird.

Treten solche Wässer zutage, verringert sich der Gehalt an Kohlenstoffdioxid. Umgekehrt proportional steigen pH-Wert und die Konzentration der Carbonat-Ionen, während die Konzentration der Hydrogencarbonat-Ionen sinkt. Wird das Löslichkeitsprodukt der im Wasser enthaltenen Calcium-Ionen (Ca2+) überschritten, fallen sie gemeinsam mit den Carbonat-Ionen als Calciumcarbonat aus und bilden Kalkstein. Das Löslichkeitsprodukt von Calciumcarbonat (Calcit) beträgt bei 15 °C 0,99·10−8 und bei 25 °C 0,87·10−8 (mol/L)2.

Drei Faktoren führen zur Verringerung des CO2-Gehalts: Höher konzentriertes Kohlenstoffdioxid geht aus dem Wasser in die Umgebungsluft über, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Durch Erwärmung des Wassers verringert sich der CO2-Gehalt weiter, da die Löslichkeit mit der Temperatur abnimmt. Im Wasser wachsende und Photosynthese betreibende Pflanzen, insbesondere Algen und Moose, nehmen Kohlenstoffdioxid aus dem Wasser auf.

Mit Ausnahme von Thermalquellen ist Quellwasser beim Austritt an die Oberfläche meist kälter als die Umgebungstemperatur und die Erwärmung des Wassers führt zur Bildung von Gesteinsvorkommen in unmittelbarer Umgebung der Quelle.Dietmar Reinsch: Natursteinkunde, S. 161, siehe Lit.

Travertin erhält durch geringe Beimengungen von Limonit eine gelblich bis bräunliche und durch Hämatit eine rötlich bis rot Färbung, oft mit verschieden intensiver Färbung geschichtet, im Anschnitt gebändert.

Aus einigen Thermalquellen wird der Kalkstein oolithisch abgeschieden, es bildet sich dann sogenannter „Erbsenstein“, zum Beispiel in Karlsbad, Tschechien.

Aufgrund der Entwässerung der Kulturlandschaften entstehen rezente Travertine meist abiotisch, das heißt ohne Mitwirkung von Wasserpflanzen. Rezente Travertinbildung kommt in Gegenden mit Vulkanismus oder postvulkanischen CO2-Entgasungen vor, besonders wo hochtemperierte Wässer vorkommen. Beispiele für solche Travertinbildung sind die Toskana, Italien; Pamukkale, Türkei oder die Mammoth Hot Springs, Yellowstone-Nationalpark, Wyoming, USA.

Vorkommen mini|hochkant=1.3|Travertinterrassen von Mammoth Hot Springs, Yellowstone National Park, Wyoming, USA

Travertin ist auf den Kontinenten recht weit verbreitet. Die Vorkommen sind meist eng begrenzt und relativ geringmächtig. Er benötigt für seine Ablagerung die unmittelbare Nähe von älteren Kalkstein- oder Marmorvorkommen, von denen das Carbonat stammt. Travertine sind in den meisten Fällen sehr junge Gesteine, die im Quartär gebildet wurden.

Bekannte Vorkommen, in denen Werksteine gewonnen werden: in Deutschland Thüringen: beispielsweise der Langensalzaer Travertin im Thüringer Becken, Weimar-Ehringsdorf, Bilzingsleben, Mühlberg und bei Jena (Pennickental) Baden-Württemberg: beispielsweise Cannstatter TravertinJohannes Baier: Der Cannstatter Travertin . In: Der Aufschluss, Jg. 71, 2020, S. 144–153. im Stuttgarter Stadtbezirk Bad Cannstatt, der Riedöschinger TravertinJohannes Baier, Armin Scherzinger: Das Vulkanfeld im Hegau. In: Der Aufschluss, 72, 2021, Nr. 2, S. 58–69. im Hegau, der Böttinger Marmor auf der Schwäbischen Alb, sowie der Gauinger Travertin bei Gauingen Nordrhein-Westfalen: In der Eifel nahe des Ortes Weyer, beispielsweise im Felsen der Kakushöhle. in Europa Tschechische Republik: Sprudelstein-Vorkommen von Karlsbad, welches bereits von Johann Wolfgang von Goethe beschrieben wurde.Johannes Baier: Goethe und die Thermalquellen von Karlovy Vary (Karlsbad, Tschechische Republik). Jahresberichte und Mitteilungen des Oberrheinischen Geologischen Vereins, N. F. Bd. 94, 2012, S. 87–103, doi:10.1127/jmogv/94/2012/87. Italien: Römischer Travertin in der Gegend von Tivoli (von hier stammen Bausteine für das Kolosseum und die St. Peterskirche in Rom); außerdem bei Alcamo (Sizilien) und Travertino Toscano bei Rapolano Terme in der Toskana Frankreich: in der Auvergne Kroatien: im Nationalpark Plitvicer Seen, Bulgarien: bei Russe Slowakische Republik: bei Spišské Podhradie sowie in Vyšné Ružbachy außerhalb Europas Türkei: bei Pamukkale, Çankırı (Provinz) und Kayseri (Provinz) Armenien: bei Abowjan China: Jiuzhaigou USA: Mammoth Hot Springs im Yellowstone-Nationalpark (Wyoming), Mono Lake

Eigenschaften und Verwendung miniatur|hochkant=2|Die Säulen des Petersplatzes sind aus Römischem Travertin

Travertin ist meistens porös und mit Hohlräumen durchsetzt. Oft schließt er bei seiner Bildung Pflanzen und Pflanzenteile ein, die später zerfallen und Hohlräume hinterlassen, die teilweise noch die äußere Struktur der Pflanzenteile zeigen.

Travertin ist in seinen natürlichen Vorkommen leicht zu brechen und zu sägen. Fester Travertin hat eine Dichte von etwa 2,40 g/cm³ und eine Druckfestigkeit von etwa 50 Megapascal, er eignet sich zum Schleifen und Polieren und somit als Baustein, zur Dekoration (Fassaden, Tür- und Fensterumrahmungen) und für Einbauten in Gebäuden. Travertine sind trotz ihrer hohen Wasseraufnahme von 0,3 bis 3,0 Masseprozent frostfest. Aufgrund der derzeit herrschenden sauren Umweltbedingungen wird die Oberfläche relativ schnell angewittert. Travertine, die besonders dicht sind, lassen sich polieren. Dies gilt auch für alle Travertine, wenn sie mit dem Lager aufgesägt und poliert werden. Im bewitterten Außenbereich schwindet eine Politur in kurzen Zeiträumen und es entsteht eine matte Patina, die durchaus ihren Reiz hat.

Im Bauwesen wird Travertin als Werkstein für tragende und für dekorative Bauteile verwendet. Geschliffener Travertin zur dekorativen Verwendung wird im Handel heute auch mit gespachtelter Oberfläche angeboten. Durch die mit gleichfarbigem Kitt gefüllten Poren haben gespachtelte Oberflächen oft eine gewissen Ähnlichkeit mit Marmor.

Travertin und Kalktuff wurden zu allen Zeiten regional und später auch überregional als Werkstein genutzt, z. B. für Kirchen und Stadtmauern. Trotz der Porosität des Gesteins sind viele Travertine frost- und verwitterungsbeständig und erreichen teilweise eine hohe Tragfähigkeit. Je nach Porenvolumen hatte das Gestein eine mehr oder weniger hohe Dichte (Gewicht pro Volumeneinheit). Poröses Gestein lässt sich relativ gut bearbeiten.

Im zentralen Thüringen finden sich in nahezu jeder Stadt Kirchen, Stadtmauern oder andere Gebäude aus Travertin. Höchstes Travertin-Bauwerk Deutschlands ist die Marktkirche St. Bonifacii (Bad Langensalza) mit, je nach Messverfahren, 72,49 oder 73,6 Meter hohem Glockenturm. In Rom sind die Säulen des Petersplatzes aus Römischem Travertin, der vor allem bei Tivoli gebrochen wurde.

Natursteinsorten

Deutschland Cannstatter Travertin (Bad Cannstatt, Baden-Württemberg) Langensalzaer Travertin (Bad Langensalza, Thüringen) Italien Römischer Travertin (Italien, Tivoli bei Rom) Travertino Toscano (Toskana, Italien bei Rapolano Terme) Andere Länder Hanácký Travertin (bei Tučín, Mähren, Tschechien), Abbau eingestellt Üröm (bei Budapest, Ungarn) Spiš (bei Spišské Podhradie, Slowakische Republik) Denizli Yellow (Anatolien, Türkei) verschiedene Sorten Persischer Travertin (Iran), Ost-Aserbaidschan, bei Maragha, verschiedene Farben

mini|hochkant=1.2|Ein modernes Wohngebäude mit Fassadenfläche aus Travertin-Verblendern

Verarbeitung zu Verblendern Um mit geringem Aufwand und Platzbedarf den Eindruck einer aus Naturstein gemauerten Wand zu erwecken, werden dünne Natursteinplatten mit diversen Oberflächenstrukturen gefertigt, die ähnlich wie keramische Fliesen verwendet werden können.

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