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Wie entstanden durch vulkanische Gewalt Saphire?

Monday 05 August 2024 - 21:25

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Rubine gehören zu den wertvollsten Edelsteinen, bestehen jedoch ausschließlich aus chemisch „verunreinigtem“ Aluminiumoxid, dem sogenannten Korund.

Überall auf der Welt findet man diese charakteristischen blauen Kristalle vor allem in Verbindung mit siliziumarmen Vulkangesteinen.

Es wird allgemein angenommen, dass dieser Zusammenhang darauf zurückzuführen ist, dass Rubine aus tiefen Krustengesteinen stammen und beim Aufstieg von Magma versehentlich auf die Erdoberfläche gelangten.

Durch geochemische Analysen zeigten Geologen der Universität Heidelberg, dass die in der Eifel (Deutschland) gefundenen millimetergroßen Rubinkörner im Zusammenhang mit vulkanischer Aktivität entstanden sind.

Die Eifel ist als vulkanische Region in Mitteleuropa bekannt, in der vor etwa 700.000 Jahren geschmolzenes Gestein aus dem Erdmantel in die darüber liegende Erdkruste eindrang.

Das geschmolzene Gestein besteht zu einem geringen Anteil aus Siliziumdioxid, ist aber reich an Natrium und Kalium.

Geschmolzene Gesteine ähnlicher Zusammensetzung sind weltweit für ihre Fülle an Rubinen bekannt, doch das Vorkommen dieser äußerst seltenen Korundart in solchen vulkanischen Lagerstätten blieb bisher ein Rätsel.

„Eine Erklärung ist, dass Rubine in der Erdkruste aus früheren Tonablagerungen bei hohen Temperaturen und Drücken entstehen“, erklärt Professor Dr. Axel Schmidt, Forscher an der Curtin University in Perth (Australien), der als Honorarprofessor Isotopengeologie und Petrologie studiert „Damit das aufsteigende geschmolzene Gestein für die Kristalle einfach einen Aufzug an die Oberfläche bildet.“

Um diese Annahme zu überprüfen, untersuchten die Forscher insgesamt 223 Rubine aus der Eifel. Einen Teil dieser millimetergroßen Kristalle fanden sie in Gesteinsproben, die aus vulkanischen Ablagerungen in den zahlreichen Steinbrüchen der Region gesammelt wurden. Allerdings stammen die meisten Rubine aus Flusssedimenten.

„Wie Gold weisen Rubine im Vergleich zu anderen Mineralien eine hohe Witterungsbeständigkeit auf“, sagt Sebastian Schmidt, der die Untersuchungen im Rahmen seines Masterstudiums an der Universität Heidelberg durchgeführt hat. „Über lange Zeiträume werden die Körner aus den Gesteinen ausgewaschen Aufgrund ihrer hohen Dichte lassen sie sich leicht vom Sediment trennen.“

Der Ursprung des Rubins wurde mittels Sauerstoffisotopen- und Spurenelementanalyse zurückverfolgt und ergab, dass er gleichzeitig mit dem Beginn der vulkanischen Aktivität in der Gegend entstand.

Die Sauerstoffisotopenzusammensetzung im Rubin weist darauf hin, dass er nicht lange bei hohen Temperaturen über 900 °C (1.652 °F) verblieben ist, im Gegensatz zu der seit langem vertretenen Theorie, dass er sich im Erdmantel oder in der unteren Erdkruste gebildet hat.

Stattdessen erhielten einige der Rubine ihre Isotopensignatur durch das Schmelzen des Mantels, der sich in einer Tiefe von etwa 5 bis 7 Kilometern (3,1 bis 4,3 Meilen) mit heißem, teilweise geschmolzenem Krustengestein vermischte.

Andere Rubine entstanden, als geschmolzenes Gestein im Untergrund mit umliegenden Felswänden in Kontakt kam, wodurch aus diesen Gesteinen Rubine entstanden.

„In der Eifel spielten sowohl magmatische als auch metamorphe Prozesse (bei denen die Temperatur das ursprüngliche Gestein veränderte) eine Rolle bei der Kristallisation des Rubins“, sagt Schmidt.

Die Studie wurde in der Zeitschrift Contributions to Mineralogy and Petrology veröffentlicht.