Der hochalpine Bruder des Bergkristalls

Neben einer grossen Zahl von kleinräumigen Vorkommen von Schmuck- und Sammlersteinen sind unsere Alpen vor allem für ihren Reichtum an Quarz (SiO₂) bekannt. Die Varietäten bei den Bergkristallen reichen von farblos über Rauchquarz (braun) bis zu den selteneren, violetten Amethysten.

Waren die alpinen Quarze vom Mittelalter bis ins 18. Jahrhundert ein wichtiges Rohmaterial für die Kunstschleifereien im europäischen Ausland, die prachtvolle Kunstgegenstände für ihre fürstliche Kundschaft herstellten, werden sie seit der Neuzeit wegen ihrer Schönheit als natürliche Kristalle von Strahlern gesucht und gehandelt. Bergkristall und Rauchquarz werden an vielen Stellen in den Alpen gefunden, die grössten und schönsten Kristalle stammen in der Regel aus Zerrklüften in den Graniten und Gneisen der Zentralmassive.

Die räumliche Verteilung der Funde der Varietäten Bergkristall und Rauchquarz hat die Wissenschaft lange vor ein Rätsel gestellt: Während der braune Rauchquarz nur in Höhen über 2000 Metern in oberflächennahen Klüften gefunden wird, kommt Quarz aus tieferliegenden Regionen oder aus Funden im Berginnern (Tunnel) nur als farbloser Bergkristall vor. Die Lösung dieser Frage liegt in der Verknüpfung der Farbursache von Rauchquarz mit der Gebirgsbildung der Alpen.

Zweistufige Farbbildung

Rauchquarz verdankt seine braune Farbe einem so genannten Farbzentrum. Dabei handelt es sich um einen zweistufigen Prozess der Farbbildung: während seines Wachstums baut der Quarzkristall Spuren der Elemente Aluminium und Lithium in das Kristallgitter ein. Diese Spurenelemente allein führen noch zu keiner Farbe, damit sie farbwirksam werden, muss der Kristall radioaktiver Strahlung ausgesetzt werden. Die schwache natürliche Radioaktivität der Gesteine während Jahrmillionen ist ausreichend, um einen farblosen Bergkristall in einen Rauchquarz zu verwandeln. Diese braune Farbe kann sich aber nur bei Temperaturen unter 50 Grad Celsius bilden.

Die Quarze in den alpinen Zerrklüften begannen sich während der Alpenfaltung vor 19 bis 22 Millionen Jahren in Erdtiefen von 10 bis 15 Kilometer als Bergkristalle zu bilden, wo Temperaturen von bis zu über 400  Grad herrschten. Das Wachstum fand während der Hebung der Gesteinsschichten von rund ein bis zwei Millimeter pro Jahr und der damit verbundenen Abkühlung statt. Es wird geschätzt, dass die Dauer das Kristallwachstums bis zu sechs Millionen Jahre betrug, bis die Temperatur unter 200 Grad gesunken war.

Längere Verweildauer

Damit sich aus einem Bergkristall ein Rauchquarz bilden konnte, muss er durch die Gebirgsbildung soweit gehoben sein, dass die Umgebungstemperatur unter 50 Grad gefallen war. Erst dann kann die Braunfärbung durch die Bestrahlung aus dem Nebengestein wirksam werden. Somit ist ersichtlich, dass Quarzkristalle, die in höhergelegenen Gesteinsschichten vorkommen, eine längere Verweildauer in dem für Rauchquarze stabilen Temperaturbereich hatten und somit durch die permanente Bestrahlung intensiver braun, bis hin zum fast undurchsichtigen Schwarzbraun (so genannte Morion-Quarze) gefärbt werden konnten, als die Quarzkristalle in grösserer Erdtiefe.

Neben der Verweildauer im stabilen Temperaturbereich sind für die Intensität der Farbe des Rauchquarzes auch die Konzentration der potentiellen Farbzentren sowie die Intensität der Radioaktivität des Nebengesteins verantwortlich. Somit ist es durchaus möglich, dass im gleichen Kluftsystem Rauchquarz und Bergkristall nebeneinander vorkommen können, nur weil bei Letzterem die für die Farbbildung nötigen Spurenelemente während des Wachstums nicht eingebaut worden sind.

Die Hebung der Alpen und deren Erosion sind noch andauernde Prozesse, die miteinander im Gleichgewicht stehen. Die Gipfel unserer Alpen sind die höchstgelegenen und am längsten ausgekühlten Gesteinspakete, daher kommen dort die am intensivsten gefärbten Rauchquarze vor. Die Täler und tiefergelegen Regionen der Alpen hingegen, liegen in Gesteinsschichten, die weniger lang oder noch nicht im Stabilitätsbereich für Rauchquarz liegen, daher sind dort die Quarze weniger oder gar nicht gefärbt.

Michael Hügi

Direktor Schweizerische Gemmologische Gesellschaft SGG