Kalktuf is een kalklaag die bij bronnen wordt afgezet. Het water waaruit kalktuf wordt gevormd is vaak koel en is oververzadigd met in water opgeloste kalk ofwel calciumhydrocarbonaat (Ca(HCO3)2). Dit geschiedt als volgt: Regenwater zakt in de grond en wordt ondergronds vermengd met koolstofdioxide (CO2). De koolstofdioxide wordt gevormd tijdens het stofwisselingsproces van allerlei bodemorganismes. Samen met het grondwater (H20) vormt de koolstofdioxide (CO2) koolzuur (H2CO3). Dit koolzuur lost calciumcarbonaat (CaCO3) in de bodem op. Hierdoor ontstaat calciumhydrocarbonaat (Ca(HCO3)2) ofwel kalk die in water oplosbaar is. Dit calciumhydrocarbonaat komt naar boven met het kwelwater. Door de stijging van de watertemperatuur door de opwarming aan de lucht kan het water minder koolstofdioxide (CO2
) bevatten en ontsnapt deze aan de lucht. Daarbij blijft water
(H20)
en calciumcarbonaat (
CaCO3) over.
Het calciumcarbonaat slaat neer op de meest warme plekken in de omgeving. Dit kunnen bijvoorbeeld stenen of takjes zijn die in de beek liggen. Dit proces wordt versneld wanneer mossen in het water groeien. Ze nemen de CO2 namelijk op ten behoeve van de fotosynthese en onttrekken zo veel CO2 aan het water, waardoor de kalk nog sneller neer slaat. Enkele soorten mossen die typisch zijn voor kalktufbronnen zijn Geveerd diknerfmos (Cratoneuron commutati) en Gewoon diknerfmos (Cratoneuron filicinum).
Op anorganisch sediment groeit de kalklaag met circa 0,01 millimeter per jaar. De mossen moeten echter hun uiterste best doen om sneller te groeien dan de kalktuf omdat ze anders erdoor worden ingepakt. Bij organisch sediment, zoals mos, kan de kalklaag namelijk wel 20 millimeter per jaar groeien.
Het ontstaan van kalktuf komt slechts onder bepaalde omstandigheden voor:
- Het water moet een basische tot neutrale zuurgraad hebben.
- Er moet ondiep permanent water in ondergrond aanwezig zijn of het moet zeer nat zijn.
- Het water moet voedselarm tot licht voedselrijk zijn.
- Er moet een relatief groot oppervlak zijn waarop het water verdampt
- Er mag niet teveel water per seconde uit de bron stromen.
De kalk slaat als dunne korsten op allerlei materiaal, varierend van stenen, takjes, bladeren, varens,mossen tot algen, neer. Daardoor kunnen bij kleine watervalletjes of bij treden in een beek kalkkussentjes gevormd worden. Een aantal mossoorten lukt het hier bovenuit te blijven groeien. Zo kunnen er echte kalktufbergen ontstaan, een goed voorbeeld hiervan is de Dreimühlener Wasserfall bij Nohn in de Eifel.
Kalktuf in Zuid-Limburg.
Dit verschijnsel komt ook in Zuid-Limburg op een beperkt aantal plekken voor. Hier bereikt het haar areaalgrens. Een bekende plek is de drinkplaats bij Ulestraten waar een buis water uit het bos naar een veedrinkplaats brengt. Deze veedrinkplaats is in de 19e eeuw aangelegd. Het water heeft inmiddels een aanzienlijke hoeveelheid kalktuf gevormd. Een andere plek waar veel kalktuf aanwezig is, is het noordelijk gedeelte van het Bunderbos, dat ook wel als Elsloerbos wordt aangeduid. Als het water in het Bunderbos aan de oppervlakte komt is de temperatuur ongeveer 9 ° Celsius. Het water heeft circa 23 ° DH (Duitse hardheid, 1° Duitse hardheid komt overeen met 7,17 mg Ca2+ (Calciumbicarbonaat) per liter water) en valt dus onder de noemer hard water. Door de opwarming aan de lucht stijgt de watertemperatuur en ontsnapt de koolstofdioxide (CO2). Het calciumcarbonaat (CaCO3) slaat vervolgens neer. In het zuiden is de Duitse hardheid van het water veel te laag voor het vormen van kalktuf. Op de Putberg bij Heerlen en ook in de Noorbeemden bij Noorbeek is kalktuf aanwezig. Het Ravensbos, de bronnen bij Waterval, de omgeving van Wijnandsrade en het gebied bij Terziet zijn tenslotte ook nog plekken met kalktuf.
Kalktuf in de Eifel.
In de Eifel komt kalktuf op allerlei plekken voor. De meest bekende plek is de Dreimühlener of Nohner Wasserfall. Dit is een waterval die een vooruitspringende kalktufrots heeft gevormd. Het koele water bevat van nature veel opgeloste kalk. Toen in 1912 een spoorlijn door het dal van de Ahbach werd aangelegd werden de drie bronbeekjes, elk afkomstig uit een grot in het kalkgesteente, samengevoegd tot een snelstromende beek. Hierdoor begonnen de kalktuf enorm snel te groeien. Voorheen was er een vrij breed gebied waar kalktuf gevormd werd, maar vanaf dan begon de kalktuf als een spitse neus naar voren in de richting van de Ahbach te groeien. Jaarlijks groeit de kalktufrots ongeveer twaalf tot dertien centimeter naar voren en hierbij wordt dan 4,4 ton kalk afgezet. De kalkrots is inmiddels ongeveer negen meter lang en vijf meter hoog geworden.