Aug04

Reiseland

Einem Leserwunsch entspreche ich heute mit einem Beitrag über einen meiner Streifzüge als junge Geologin durch Namibia, dem damaligen Südwestafrika. Es war in den 1980-er Jahren. Nicht nur die Geologie, auch die Flora, die Fauna und die Geschichte sind sehr bunt! Über die bewegende Geschichte kann hier weitergelesen werden: https://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_Namibiashttp://www.namibia-info.net/namibia/geschichte.html. Was damals den Alltag in Südwestafrika bestimmte, seit de jure ab 1966 eine eigene Verwaltung eingesetzt wurde, war die Widerstandsbewegung “People’s Liberation Army of Namibia” (PLAN), dem militärischen Zweig der Südwestafrikanischen Volksorganisation (SWAPO), die bis zur Unabhängigkeit 1990 mit Guerilla Attacken gegen die südafrikanische Besatzung und die weissen Siedler vorging. Unter diesem Himmel fanden damals die Reisen von entdeckungshungrigen Geologen statt. Heute würde man sagen, es war kein sicheres Reiseland! Von Tag zu Tag entfaltete sich ein schier endloser Horizont von Wüste, Halbwüste mit hin und wieder auftauchenden Oasen von überwältigender Fülle an seltenen, einmaligen Pflanzen, Tieren und eben auch Mineralien.

Welwitschie ©Freddy Weber  Namib Ghecko ©Chris Nel

Links: Welwitschie ©Freddy Weber eine der seltsamsten Pflanzen der Erde; Rechts: Gheko ©Chris Nel

Auf der Strecke von Etosha, einem Naturparadies im Norden nach Swakopmund, der Hafenstadt am Atlantik kommt man an imposanten Granitmassiven vorbei. Der Brandberg mit der berühmten Felsmalerei, der Weissen Dame und der Grosse und die Kleine Spitzkoppe sind prägnante Merkmale einer sonst flachen Landschaft und bergen in ihren Pegmatitgängen Edelsteinschätze. Berühmt sind die Topase von der Klein Spitzkoppe.

Google Kartenausschnitt mit Brandberg und Spitzkoppe, Namibia  Kleine Spitzkoppe, Namibia ©Ikiwaner

Links: Quelle GoogleMaps; Rechts: Kleine Spitzkoppe, ©Ikiwaner 

Geologie

Der Grosse und die Kleine Spitzkoppe sind zwei markante Inselberge, die den magmatischen Post-Karoo – Gesteinskomplexen angehören. Die weiten Flächen um die Spitzkoppe stellen die erodierte Rumpffläche des 650 bis 500 Mio. Jahre alten Damara-Gebirges dar. Wir befinden uns also in einer metamorphen, Schieferreichen Zone, die aus Sedimenten durch die Kollision von stabilen alten Kartonen, dem Kongokraton im Norden und dem Kalahari-Kraton im Süden, entstanden ist, siehe untere zwei Grafiken. Zur Erinnerung, eine ebensolche Zone, der Mosambique-Gürtel mit Ausläufer bis nach Zambia ist in einem früheren Beitrag (Edelsteine – die Schätze Afrikas) diskutiert worden.

Kongo & Kalahari Kratone  Kollision_Kratone

Links: Kratone (Grünert, 2000); Rechts: Kollision der Kratone (Grünert, 2000)

Die granitischen Magmenmassen der Spitzkoppe intrudierten 300 bis 400 Mio. Jahre später in den uralten Gebirgsrumpf und sind so gesehen anorogene Granite, welche also nicht an Gebirgsbildungsprozesse geknüpft sind. Der Grosse und die Kleine Spitzkoppe kamen erst in den folgenden Jahrmillionen durch Erosion an die Oberfläche. Für eine solche flächenhafte Abtragung ist eine intensive physikalische und chemische Verwitterung notwendig. Erst wurden die Deckschichten über den Granitstöcken abgetragen, bis diese an die Oberfläche gelangten. Da sich die Gesteine der Rumpffläche nicht so verwitterungsresistent wie die Granite verhielten, kam es zur weiteren Abtragung der umliegenden Flächen, so dass die Granitstöcke relativ zur Umgebung in die Höhe wuchsen. Diesen Vorgang bezeichnet man als Inselberg-Bildung.

Die Granite der Grossen und der Kleinen Spitzkoppe unterscheiden sich chemisch und texturell nur wenig, sie sind grobkörnig und homogen, jedoch sind sie unterschiedlich alt. Beide Granite sind von umfangreichen Pegmatitbildungen begleitet, wobei die Restschmelzen in dieser Region sehr Bor-, Beryllium- und Fluorreich waren (besonders, die der Kleinen Spitzkoppe) und es somit zu einer intensiven Bildung von Turmalin, Topas und Beryll kam. Diese Minerale sind oft mehrere Zentimeter gross und in guten Kristallen bis hin zu Edelsteinqualität ausgebildet. Diese Pegmatite wurden vor allem und ausschliesslich von Einheimischen abgebaut.

Und so kam es immer wieder vor, dass uns schöne, reine Kristalle gegen ein “Päckli” Zigaretten angeboten wurde. Zigarettensmiley Minen – wie schon in den vorhergehenden Beiträgen beschrieben – waren entweder oberflächliche Schürfungen, tiefe Löcher oder bedeutete auch graben im Sand, den Edelsteinhaltigen Alluvionen.

Mine an der Klein Spitzkoppe © Herman du Plessis Kleine Spitzkoppe, Blick aus der Mine ©Herman du Plessis Damarafrau schürft nach Topas in den Sanden bei der Klein Spitzkoppe, © Horst Windisch

Links & Mitte: Kleine Spitzkoppe: Minen, wie sie von Einheimischen betrieben wurden ©Herman du Plessis; Rechts: eine Damarafrau schürft nach Topas in den Sanden rund um die Klein Spitzkoppe, ©Horst Windisch

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Jul21

Korund_Saphir_Sri Lanka©Rob LavinskyKorund_Saphir_Rob Lavinsky_iRocks Korund_Rubin_Pyrit_Calcit_Vietnam©Géry-Parent

Links: blauer Saphir ©Rob Lavinsky, iRocks.com; Mitte: rot-blauer Saphir ©Rob Lavinsky, iRocks.com; Rechts: Rubin @Géry-Parent

Dass der Himmel ein riesiger blauer Saphir sei, in dem die Erde eingebettet ist, war früher eine weit verbreitete Meinung. Auch heute glaubt man, ein Saphir müsse blau sein. Ausser der Farbe rot, die durch das Chrom verursacht wird und als Rubin bezeichnet wird, kann Saphir jede Farbe haben.

Saphir und Rubin gehören zur Familie der Korunde. Korund, das sich aus dem Tamilischen kurundam herleitet, ist ein relativ häufig vorkommendes Mineral der Zusammensetzung Al2Oaus der Mineralklasse der Oxide und Hydroxide. Sie kristallisieren im trigonalen Kristallsystem und entwickeln deshalb meist lange, prismatische oder säulenförmige Kristalle. Die grössten Korundkristalle erreichen eine Länge von etwa einem Meter und ein Gewicht bis zu 150 kg – nicht schlecht, aber deutlich weniger als der Topas, wie wir aus dem letzten Beitrag wissen!

Korund ist das am häufigsten eingesetzte Schleifmittel (Schleifpapier, Trennscheiben), denn seine wichtigen Eigenschaften, Härte und Zähigkeit, hängen von seiner Reinheit ab. Während Härte und auch die Sprödigkeit mit dem Reinheitsgrad steigen, steigt die Zähigkeit durch Zusatz von Metalloxiden.

Als Abtastnadel in Tonabnehmern von Plattenspielern wurde Korund anstelle von Diamant verwendet. Unter Beimischung von Titan als Laserion sind synthetische Saphire wichtig für Laser Anwendungen. Bei Weltraumflugkörpern werden die Fenster aus synthetisch hergestellten Saphiren eingesetzt, bei hochwertigen Armbanduhren ebenso die Gläser.

Saphir und Rubin

Die Korund-Varietäten Saphir und Rubin entstehen hauptsächlich in natriumreichen, magmatischen Gesteinen wie Pegmatit und Granit aber auch Basalt oder in metamorphen Gesteinen wie Gneis und Marmor. Saphire und Rubine  werden jedoch überwiegend in Alluvionen geschürft, den sogenannten sekundären Lagerstätten. In einfachen Brunnen dringt man in tiefere Schichten, wo von Hand geschürft wird. → Ein Video zur Veranschaulichung.

Der Saphir bildet sich dort, wo der Gehalt an Titan und Oxid reicher als der Gehalt an Chrom ist, deshalb ist der Saphir verbreiteter als der Rubin. Voraussetzung für die Entstehung eines Rubins ist nebst hohen Temperaturen, Druck und ausreichender Kristallisationszeit ein siliziumarmes Umfeld und das Vorkommen von Chrom, das als Chromoxid an Stelle des Aluminiumoxids ins Kristallgitter eingebaut wird. Chrom verursacht allerdings Risse und Spalten, so dass nur wenige Kristalle ungestört zu einer ansehnlichen Grösse heranwachsen. Daher sind Rubine von über 3 Karat (1 kt = 0.2 gr) sehr selten. Wenn sie zudem frei von Einschlüssen sind und eine top Farbe haben, erzielen sie einen Preis, der über dem eines Diamanten liegt.

Mittlerweile sind viele Saphire aus künstlicher Herstellung oder als nachbehandelte Steine auf dem Markt. Saphire kann man mittlerweile in fast jeder Grösse herstellen. Die Qualität ist so gross, dass sie von natürlichen Steinen fast nicht zu unterscheiden sind. Nachbehandelte Steine sind Saphire, die einer Hitzebehandlung von 1’550 °C unterzogen wurden. Man erreicht dadurch, dass weisse undurchsichtige Saphire die begehrten Blautöne und Klarheit erhalten. Ob ein Stein nachbehandelt wurde, kann ein Laie kaum erkennen. Da muss auf ein Zertifizierungsinstitut, wie z.B. das Schweizerische Gemmologische Institut (SSEF), Gübelin oder GIA zurückgegriffen werden!

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Jul07

Das singhalesische Wort “turamali” heisst Farbgemisch.

Und es ist wahr, kein anderer Edelstein ist so farbenreich wie der Turmalin. Die Turmalin-Gruppe umfasst eine Reihe von Mischkristallen, deren Färbung von farblos (Achroit) über alle Farben des Regenbogens bis hin zu schwarz (Schörl) verläuft: Die Fotos zeigen in Folge den Achroit (farbloser T.), Dravit (bräunlicher T.), Indigolith (blauer T.), Rubellit (rötlicher T.), Verdelith (grüner T.) und Schörl (schwarzer T.).

AchroitdravitIndigolith Rosette

Rubellit Stufe  Verdelith Stufe  Schörl

Fotos: Internet

Typisch für Turmaline sind ein ausgeprägter Dichroismus (Zweifarbigkeit) bzw. Pleochroismus (Mehrfarbigkeit) und je nach Betrachtungswinkel und Beleuchtung zeigen sich unterschiedliche Farbintensitäten bzw. verschiedene Farbtöne. Am Bekanntesten sind die grün-roten “Wassermelonen-Turmaline”. Und die teuersten und exklusivsten Turmaline stammen aus dem brasilianischen Bundesstaat Paraiba. Sie bestechen durch ein intensiv-neonfarbiges Blau bzw. Grün.

Turmalin lässt keine Synthese zu!

Aufgrund seines komplizierten Chemismus ist der Turmalin zusammen mit dem Granat der einzige, kommerziell wichtige Edelstein, von dem bisher keine Synthese hergestellt werden konnte.

Die Turmalin-Gruppe umfasst eine ganze Reihe von Mischkristallen, die eine komplexe und variable chemische Zusammensetzung aufweisen, aber dieselbe Kristallstruktur. Die Zusammensetzung wird in der allgemeinen Formel  XY3Z6[(BO3)3T6O18(OH,O)3(OH,F,O)] umschrieben, mit den Gitterpositionen X, Y, Z und T, wobei für
X = (Ca, Na, K)
Y = (Mg, Li, Al, Mn, Fe2+, Fe3+, V, Cr, Ti, Cu)
Z = (Al, Mg, Cr, V, Fe3+, Ti)
T = (Si, Al, B, Be)
die Elemente in Klammer, in Abhängigkeit des Ausgangschemismus und des Kristallisationszeitpunkts eingelagert werden können.

Turmaline entwickeln durch Erwärmung bzw. Reibung eine elektrostatische Aufladung (Pyro- und Piezoelektrizität), die Staub und andere kleine Teilchen anzieht. Turmaline in Edelsteinqualität liefern aktuell Brasilien, Madagaskar, Nigeria, Namibia, Kenia, Sri Lanka, Afghanistan, Pakistan und – wie wir von den vorausgegangenen Beiträgen wissen – auch Sambia.

Geoindikator

Eine besondere Bedeutung kommt dem Turmalin in geowissenschaftlicher Hinsicht zu. Neben der Verwendung als Borhaltiges Silikatmineral ist die chemische Zusammensetzung stark abhängig von den jeweiligen Bildungsbedingungen. Somit können Turmaline als Indikatoren verwendet werden. Man kann zum Beispiel anhand des Eisens in Eisenturmalinen Aussagen zum Oxidationszustand machen. Das heisst man kann die Oxidationsbedingungen zur Zeit der Entstehung genau untersuchen. Weiterhin gibt der Eisengehalt generell Auskunft darüber, auf welcher Entwicklungsstufe vom magmatischen zum hydrothermalen Stadium der Turmalin sich bildete. Auch die verschiedenen Kristallisationsstadien in Pegmatiten werden in den Turmalinkristallen festgehalten, da sich die chemische Zusammensetzung in Form von Zonierungen an diese anpasst. Da der pyroelektrische Effekt in Begleitung von Ladungstrennung bei Temperaturänderung auftritt, ist eine Verwendung als Geothermometer eine weitere gute Möglichkeit Genesebedingungen zu untersuchen. Selbst in der Geochronologie finden Turmaline Verwendung. Da sie kleine, aber definierte Anteile K enthalten, sind sie in der Lage Ar aufzunehmen, siehe Kalium-Argon-Datierung.

Interessante Links:
–> HighTec Sägen von Turmalin
–> Tourmaline Mining in Brazil
–> Zambian Emerald Documentary Film

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Die Lösung

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