Wir suchen Kristalle!

Unser Ziel ist das Tavetscher Zwischenmassiv, zwischen dem Gotthard Massiv und dem Aaremassiv am Oberalppass, nördlich von Chur. Eine Bergkette mit Dreitausendern, 35 km lang und 5 km breit, die sich als selbstständige Einheit zwischen die beiden Großmassive, das Gotthardmassiv und das Aaremassiv dazwischen geschoben hat. Diese Berge gehören zu den mineral -und kristallreichsten der Gesamtschweiz. Man findet dort die klarsten und reinsten Kristalle.

Dieses Tavetscher Zwischenmassiv ist die Wiege des Rheins. Die Quellen des Vorderrheins, der Lai Thuma, der Thomassee, ist von Bergen umgeben, deren Klufthohlräume mit Kristallen gespickt sind, wie der Sternhimmel mit Sternen.

Tavetsch (2)

Das Vorderrheintal verläuft ziemlich von SW nach NE. Die zu beiden Seiten einschneidenden Täler nehmen fast genau N-S und S-N Verlauf. Auf der Nordseite heißen diese Täler in Richtung der Rheinquelle gesehen: Val Strem, Val Milá, Val Giuv, Val Val. Auf der Südseite in Richtung der Rheinquelle gesehen sind dies die Täler: Val Medel, Val Nalps, das Val Curnera, mit der Cavradischlucht. Auf der Südseite sind alle Täler jeweils mit einer Staumauer abgesperrt, etwa an den Stellen, wo das U-Tal des Gletscherlaufes in das V-Tal des abfließenden Wassers übergeht. So hat der Mensch heute riesige künstliche Speicherseen hoch in den Bergen angelegt.

Wir sind mit dem Auto unterwegs und wählen eine dieser Straßen, die zu einem hochgelegenen Stausee im Val Nalps führt. Rasch gewinnen wir an Höhe und erreichen bald das hintere Ende des riesigen Stausees. Die Straße hört auf. Zu Fuß geht es mit dem Rucksack weiter. Wir entscheiden uns für die Ostflanke der immer steiler werdenden Schulter des Trogtales. Hinter uns und unter uns haben wir die Kalkformation zurückgelassen, die zu der sedimentären Abfolge gehört. Auch die magmatische Abfolge, zu der der Granit und der Gneis gehören, haben wir hinter uns gelassen. Wir sind jetzt in der metamorphen Abfolge mit ihrer kristallinen Schieferhülle angekommen. Gesteinsbruchstücke am Boden zeigen uns genau, in welcher Abfolge wir uns befinden.

Wo eine Kluft ist, kann man an den Felsen ablesen.

Über uns türmen sich die Felswände wie in den Felsendarstellungen auf altrussischen Ikonen. Vorsichtig, Tritt um Tritt schieben wir uns in der steilen Felsflanke vorwärts nach oben. Da, plötzlich ein 1 m langer und etwa 5 cm breiter Riß im Gestein, der die Schieferung senkrecht schneidet. Eine Öffnung, ein schmaler, linsenförmiger Hohlraum, der etwa einen halben Meter in den Felsen hineinreicht. Wir stehen, bzw. liegen vor einer ausgebeuteten Kluft!

Allein in der Schweiz sind in den letzten 100 Jahren, seit die ersten großen Bergkristallfunde 1868 am Tiefengletscher gemacht wurden, ca. 10.000 kristallträchtige Klüfte bekannt geworden.

Diese Klüfte finden sich im Wesentlichen in den Scheitelregionen der Faltenbereiche. Sie sind aus der Zerrungsbeanspruchung bei tektonischen Plattenbewegungen gegen Ende der alpidischen Gebirgsfaltung hervorgegangen.

Fotomakroskopaufnahme Klinozoisit

In den Metamorphiten oder Kristallinen Schiefern reißen diese Klüfte senkrecht zur größten Zugspannung bei der Gebirgsbewegung auf und stehen damit auch senkrecht zur Schieferung. Diese Klüfte werden Zerrklüfte genannt und analog zur Flächenrichtung bei Kristallen auch als A-C Fugen oder Klüfte bezeichnet.

Eine alpine Zerrkluft ist damit eindeutig beschrieben:
sie ist ein Hohlraum, der seine Lagen in metamorphen Gesteinen silikatischer Natur hat. (Marmor ist ein metamorphes Gestein karbonatischer Natur, in dem es keine Zerrklüfte gibt.)
Dieser Hohlraum dadurch ausgezeichnet, dass sich in ihm frei auskristallisierte Mineralien befinden.

Scherklüfte sind diejenigen Klüfte, in denen vornehmlich die Fadenquarze gebildet werden. Bei der sich scherenartig öffnenden Kluft kommt es vor, dass einzelne, an den Klufträndern angewachsene Sankkörner gespalten werden und bei der Kristallbildung an dieser Stelle verheilen.

Alle im Gestein eingewachsenen Mineralien, auch wenn sie noch so schöne Kristalle bilden, wie die Granate des Zillertals, oder die Smaragde des Habachtales, gehören nicht zur Zerrkluftparagenese. Sie gehören zwar auch der metamorphen Abfolge an, sind aber älter als das sie umgebende Gestein.

Die Kluft, vor der wir stehen, ist leer, vollständig ausgeräumt. Wir wissen aber, wo einmal eine Kluft gefunden wurde, sind meistens ganz in der Nähe weitere Klüfte vorhanden. Wir halten Ausschau nach Kluftkennzeichen.

Kluftkennzeichen

Viele Klüfte stehen im Zusammenhang mit einem Quarzband, das die Kluft zur Oberfläche des die Kluft umgebenden Gesteinskörpers hin verschließt. Aber nicht jedes Quarzband deutet auf eine Kluft hin.

Ist dieses Quarzband aber deutlich „ausgebuchtet“ erscheint als, wenn auch unmerklicher, Wulst und tritt an manchen Stellen sogar Wasser aus, zeigt ferner das Nebengestein charackteristische Einschnürungen zum Quarzband hin, so ist das Auftreten einer Kluft höchstwahrscheinlich.

Chloritsand, Kluftletten, Lehm, ein waagrechter Quarzstreifen oder Riss über senkrechten Schiefern, selbst feinste Risse, können die Decke oder der Boden einer Kluft sein, sofern sie rechtwinklig zur Gesteinsschieferung verlaufen.

Hinzu kommt als weiteres Kluftkennzeichen die deutliche Ausbleichung des Nebengesteins in unmittelbarer Nähe der Kluft.

Quarzband im Fels

Unsere Kluft

Wir halten also Ausschau nach solchen zuverlässigen Kluftkennzeichen.

Ein feines Quarzband, durch das ein Riss geht, verschwindet unter dem Moosteppich, der den ganzen Steilhang deckt. Aus dem Moos tropft an einer bestimmten Stelle Wasser, ganz wenig, wie aus einem nicht ganz zugedrehten Wasserhahn. Wir heben und rollen die Moosschicht vorsichtig, wie einen Teppich, weg. Der Felsen, der darunter zum Vorschein kommt ist glatt und sauber und zeigt einen etwa 3 cm breiten Riß. Eine offene Kluft, die nicht von einem Quarzband verschlossen ist.

Wir nehmen die Taschenlampe aus dem Rucksack und lassen den Lampenstrahl in das Dunkel der Spalte dringen. Das Licht wird von seidenmatt glänzenden und gestreiften Flächen verzwillingter Adularkristalle zurückgeworfen. Daneben funkelt ein geschwärzter Bergkristall, ein Rauchquarz. Ganz hinten porzellanglänzende Tafeln von Albitkristallen, die zur Familie der Feldspäte gehören, wie die Adulare.

Fotomakroskopaufnahme Hämatit

Alle Kristalle sind auf je einer, der Kluftflächen, etweder der rechten oder der linken, 5 fest aufgewachsen. Das heißt arbeiten. Um an die Kristalle heranzukommen, muss die Kluft erweitert werden. mit Hammer und Meißel ist das Schwerarbeit. Bald ist´s geschafft. Nach zwei Stunden kann die Hand die Kristalle berühren. Sie sitzen fest auf dem Muttergestein.

Nun kommt die schwierigste Arbeit. Um die Kristalle nicht zu beschädigen, muss der Schiefer, auf dem die Kristalle sitzen, in beträchtlicher Dicke drum herum abgesprengt werden. Auch das gelingt ohne Schaden. Die Stufen werden geborgen und sorgfältig verpackt. Der Moosteppich wird in seine ursprüngliche Lage zurückgebracht. Der Abstieg von der Fundstelle beginnt bei einsetzender Dämmerung.

Über die Größe von Klüften

Im Berner Oberland, an der Grimsel und im Oberwallis hat man in riesigen kellergroßen Klufthöhlen Riesenbergkristalle gefunden. Dabei konnte eine wichtige Entdeckung im Hinblick auf die Geheimnisse der Kristallentstehung gemacht werden.

Viele Kristalle, die man in diesen Hohlräumen gefunden hat, haben einen Länge von über einem Meter und den entsprechenden Durchmesser dazu. Einer hatte die respektable Länge von 2,5 Metern und wog 400 kg.

Nun hat man beobachtet, dass diese Kristalle in bestimmten, leicht getrübten, schichtartigen Zonen, die in ganz bestimmten Höhenabständen durch die Kristalle verliefen, alle in gleicher Höhe der unterschiedlich langen Kristalle verliefen, die am Boden der Kluft aufrecht standen. War z. B. eine solche Schicht 50 cm vom Boden entfernt, so zog sie sich durch alle anderen Kristalle in gleicher Höhe hindurch. Eine nächste Schicht konnte in 56 cm Höhe sein, wieder eine andere in 63 cm. Vom Boden ab, immer hatten die nebenstehenden Kristalle die Schichten in gleicher Höhe.
Diese Schichten enthielten alle feinste Gasbläschen, die in den Kristallen eingeschlossen sind.

Wie sind die alpinen Zerrkluftmineralien, vor allen die Bergkristalle, entstanden?

Szenario des Kristallwachstums – eine Folge der Plattentektonik

Die Ursache der kluftbildenden Kräfte muss im Zusammenhang mit der Bildung der Alpen gesucht werden und die Bildung der Alpen steht im Zusammenhang mit der Plattentektonik.

Die Entstehung der Alpen

Zwischen den Kontinenten von Europa und Afrika lag vor 150 Mio Jahren ein breiter Ozean, das Thetys-Meer. Afrika und Südamerika haben sich etwa gleichzeitig immer mehr von Europa entfernt. Vulkanische Lava und gewaltige Sedimentmassen gelangten am Boden des Ozeans zur Ablagerung.

Dann, vor 125-100 Mio Jahren trennte sich Afrika von Südamerika und Afrika bewegte sich im Gegenuhrzeigersinn nach Europa zurück. Die ursprünglichen Meeresablagerungen wurden dabei samt ihrem Untergrund gefaltet und teilweise wieder erodiert.

Ellmau, Tirol

Das weitere Vorrücken Afrikas gegen Europa zu führte schließlich vor 35-40 Mio Jahren zur Kollision beider Kontinente, ein Teil des adriatischen Sporns der afrikanischen Platte wurde dabei auf die europäische Platte geschoben. Die Gipfelpartie des Matterhorns(!) bildet heute den Reste dieser aufgeschobenen afrikanischen Platte.

In einer späteren Phase der Kontinentkollision schob sich der untere Teil der afrikanischen Platte keilförmig in die europäische. Als Folge davon wurde das zentralalpine Deckenpaket auf die Südalpen rücküberschoben und gehoben. Der bis heute andauernde Vorschub der afrikanischen Platte unter die europäische Platte führt zu einer Krustenverdickung unter den Alpen und zur Hebung des Aar-, Gotthard- und Mont Blancmassivs um 1 – 1,5 mm pro Jahr.

Die Entstehung von Klüften

Die Kollisionen der Kontinente bauen Spannungen im Gestein auf uns führen bei hohen Temperaturen (450- 500 °C) zur Verformung und Faltung des Gesteins.

Klüfte können sich aber erst dann bilden, wenn die physikalischen Bedingungen eines spröden Zustandes des Gesteins erreicht ist. Weitere Kräfte müssen hinzutreten: Der Druck von Gasen und Flüssigkeiten im Porenraum der Gesteine. Er wird Fluiddruck genannt. Ein hoher Fluiddruck bewirkt enorme Herabsetzung der Reiß -und Scherfestigkeit des Gesteins. Entspricht der Fluiddruck im Gestein dem Druck der Gesteinssäule, die sich über der werdenden Kluft befindet, so kann schon bei geringster seitlicher Spannungseinwirkung das Gestein gespalten werden und eine alpine Zerrkluft entstehen.

In einer Spätphase des Zusammenschubs der afrikanischen mit der europäischen kontinentalen Platte vor 22-17 Mio Jahren war das Gestein des heutigen Gotthard- und des südlichen und zentralen Aaremassivs erhöhten seitlichen Spannungen und sehr hohen Fluiddrucken von über 3 kbar ausgesetzt.

In einer Tiefe von 12-14 km und bei einer Temperatur von 400 bis 450°C wurde es nicht mehr duktil verformt, sondern entlang von härteren, kompetenten Gesteinslagen gebrochen: Es entstanden die alpinen Klüfte.

Die Entstehung der Kristalle

Sofort diffundierten in die sich öffnenden Klüfte heiße wässrige Lösungen. Da die Quarzlöslichkeit bei 3 – 3,3 kbar und 400 – 450°C gegen 3 Gramm pro kg Wasser beträgt, begann die wässrige Lösung zunehmend gesteinsbildende Quarzkörner aus der Kluftwand herauszulösen und diese in gelöster Form in den mit fluider Phase gefüllten Kluftraum zu bringen. Es entwickelte sich entlang der Kluftwände eine Auslaugungszone. Währendessen ging der Kontinentplatten-Zusammenschub unentwegt voran, und die afrikanische Platte verzahnte sich immer mehr mit der europäischen Platte.

Unter dem Gotthard- und Aarmassiv entstand eine Krustenverdickung. Als Folge davon wurde das alpine Deckengebäude als Ganzes gehoben und relativ gegen Süden verschoben. Die sich hebenden Gebirgsteile wurden zunehmend den erosiven Kräften ausgesetzt (Wind, Wetter und Schwerkraft). Das hatte bald eine Abnahme der Gesteinsmächtigkeit über den Klüften zur Folge.

Fotomakroskopaufnahme Rutil

Im Zuge der Erosion nahmen Druck und mit zeitlicher Verspätung auch die Temperatur im Bereich der Alpinen Zerrklüfte ab. Mit abnehmendem Druck und abnehmender Temperatur nahm ebenfalls die Löslichkeit von Quarz in den wässrigen Lösungen ab.

Dadurch wurde das Löslichkeitsprodukt von Quarz in der wässrigen Lösung überschritten, und der Quarz begann auf bereits vorhandenen Keimen in den Kluftraum hinein zu wachsen. Je schneller die Gebirgshebung und die Erosion und die Abkühlung voranschritten, desto schneller wuchs auch der Bergkristall.

Kristallwachstum – geordnete Horizonte aus dem Unsichtbaren

Der Mineraloge Friedrich Rinne formuliert in seinem Buch „Grenzfragen des Lebens“ das Wachstum eines Kristalls folgendermaßen:

Das Geschehen an der wachsenden Oberfläche des Kristalles ist nichts anderes als kraftvolle Tätigkeit, bei der nicht nur die für den Kristall geeigneten Stoffe aus der Umgebung aufgenommen werden, sondern jedes einzelne aufgenommene Ion sofort seinen Platz in dem rhythmischen Muster des Gitterbaues zugewiesen bekommt.

Die schon geordneten Ionen der äußeren Schicht des festen Baues bestimmen mit ihren elektrischen Kräften die Orte für die nachfolgenden. Die Zone dieses Geschehens bewegt sich während des Kristallisationsvorganges beständig weiter nach außen, vor sich das Chaos der Lösung, hinter sich das fertige und nun bewegungslose Kristallgitter.

Die Oberfläche des wachsenden Kristalls ist unter den Grenzerscheinungen zwischen den Bildungen der unbelebten Natur und den einfachsten Lebewesen wie ein „einziges Organ“, das ständig seinen Ort verändert und mit dem Ende des Wachstums auch selbst wieder verschwindet. Das gilt für jede der vielen Kristallisationsabfolgen auf der Erde, für die der Bergkristall der Repräsentant ist.

Die Oberfläche eines wachsenden Kristalls in einer Mutterlösung ist somit nicht passiv, sie ist ein Mittlerorgan, das nach zwei Seiten hin, nach außen und nach innen hin, tätig ist. Es empfängt aus der Mutterlauge, aus der Umgebung des Kristallisationsfeldes, die Substanzteile und ordnet sie nach den Eigengesetzlichkeiten der jeweiligen Kristallchemie eines Stoffes so in ein Festgefüge oder Gittergefüge ein, dass sie mikro -oder makroskopisch sichtbar wird.

Der Bergkristall als Repräsentant der Zerrkluftmineralien

Der alpinotype Bergkristall ist gleichzeitig mit der Entstehung der Alpen entstanden, deren Genese hier beschrieben wurde. Seiner inneren Struktur nach ist er eine Art Wasser (Gitterzelle von Wasser), er hat Verwandtschaft mit Eis. Quarz und Eis unterliegen der gleichen Struktur der Kristallgitter. Diese strukturelle Ähnlichkeit zeigt sich experimentell als die SiO4 -Tetraeder beim Quarz, die OH4 -Tetraeder beim Wasser. Eis kristallisiert von Anfang an hexagonal. Quarz strebt diese Formgestalt immer an, erreicht sie aber erst bei hohen Temperaturen. Es ist immer der lamellare Aufbau, der in der Bewegungsform des Wassers und in der Kristallform des Quarzes erscheint.

Unter den häufigen Mineralien ist der Quarz mit seinem einfachsten chemischen Aufbau (SiO2) das beständigste Mineral, das wir kennen. Nur in der feuchtwarmen Zone der Tropen wird Quarz ganz langsam aufgelöst. Von den Granitmineralien Glimmer, Feldspat und Quarz bleibt auf dem Wege zum Meer nur noch der Quarzsand übrig, der sich an den Brandungsküsten bis 90% hoch anreichert.

Fotomakroskopaufnahme Rauchquarzgwindel

Abb. 1: Rauchquarzgwindel Piz Culmatsch Schweiz Bildbreite 150 mm

Literatur: Josef Mullis, Die Entstehung Alpiner Klüfte, Extra Lapis Nr 5 [1993] S. 17 ff