Geologie Das Geheimnis der Amethyst-Gesteinsformationen von Uruguay
Ein internationales Forschungsteam mit Bochumer Beteiligung hat ein neues Modell entwickelt.
Amethyst ist eine violette Quarzart, die seit vielen Jahrhunderten als Edelstein verwendet wird und im Norden Uruguays eine wichtige wirtschaftliche Ressource darstellt. Geoden sind hohle Gesteinsformationen, in deren Innerem sich häufig Quarzkristalle befinden. Amethyst-Geoden in Uruguay finden sich in erkalteten Lavaströmen, die aus dem Auseinanderbrechen des Superkontinents Gondwana vor etwa 134 Millionen Jahren stammen. Ihre Entstehung ist jedoch ein Rätsel geblieben. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Unviersität Göttingen untersuchte die Minerale nun mit modernsten Techniken. Aus der Ruhr-Universität Bochum war Prof. Dr. Daniel Herwartz an den Arbeiten beteiligt. Die Forschenden fanden heraus, dass sich die Amethyst-Geoden bei unerwartet niedrigen Kristallisationstemperaturen von nur 15 bis 60 Grad Celsius bildeten. Zusammen mit weiteren Ergebnissen konnte das Team ein neues Modell vorschlagen, um die Entstehung der Amethyst-Geoden zu erklären. Die Forschungsergebnisse sind am 23. September 2024 in der Zeitschrift Mineralium Deposita erschienen.
Imposante Geoden mit mehr als fünf Metern Durchmesser
Die Forschenden arbeiteten im Bezirk Los Catalanes in Uruguay, wo seit über 150 Jahren Amethyst abgebaut wird. Dieses Gebiet ist bekannt für die tiefviolette Farbe und die hohe Qualität seiner Edelsteine sowie für die imposanten Riesengeoden, die manchmal einen Durchmesser von mehr als fünf Metern haben. Die International Union of Geological Sciences zählt die Ablagerungen zu den 100 wichtigsten geologischen Kulturerbestätten der Welt. Weil bislang wenig über die Entstehung dieser Geoden bekannt war, ist ihre Exploration oft auf die Erfahrung der örtlichen Bergleute angewiesen. Um dieses Problem zu lösen, führten die Forschenden umfangreiche geologische Untersuchungen in mehr als 30 aktiven Minen durch und analysierten die Mineralien der Geoden, das in den Geoden enthaltene Wasser und das Grundwasser. Mithilfe von Mikrothermometrie von Fluideinschlüssen und von Sauerstoffisotopen-Verhältnissen fand das Team Wichtiges über die Entstehung der Geoden heraus: Die Amethyst-Geoden bildeten sich bei unerwartet niedrigen Kristallisationstemperaturen und die mineralisierenden Flüssigkeiten wiesen niedrige Salzgehalte und Isotopensignaturen auf, die mit Wasser aus dem natürlichen Wetterkreislauf übereinstimmten, das wahrscheinlich aus Grundwasser in nahegelegenen Felsen stammt.
„Dank der Präzision dieser neuen Techniken konnten wir die Temperatur und die Zusammensetzung der mineralisierenden Flüssigkeiten zuverlässig abschätzen“, so Fiorella Arduin Rode, Erstautorin und Doktorandin am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen. „Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass diese Amethyste bei niedrigen Temperaturen aus grundwasserähnlichen Flüssigkeiten kristallisiert sind.“ Die Studie schlägt ein Modell vor, in dem mineralische Phasen wie Amethyste in bereits bestehenden vulkanischen Hohlräumen in Basalt kristallisieren, was durch regionale Temperaturschwankungen in der Erdkruste beeinflusst wird. Arduin Rode fügt hinzu: „Um zu entschlüsseln, wie Amethyste entstehen, sind Bedingungen wie die Temperatur und die Zusammensetzung der mineralisierenden Flüssigkeiten sowie die Kieselsäurequelle, der Zeitpunkt der Mineralisierung und die Beziehung zu den Wirtsgesteinen wichtige Faktoren. Dies könnte die Erkundungsmethoden erheblich verbessern und in Zukunft zu nachhaltigen Abbaustrategien führen.“
