Formenreichtum warum?

 

Wenn man versuchsweise die eigenen Vorkenntnisse ausschaltet und "voraussetzungslos" an die granitoiden und granitverwandten Gesteine heranzugehen versucht, dann fällt sofort der Formenreichtum und die schöne, farbenvolle Erscheinung ins Auge. Die untenstehenden Bilder zeigen neben den Graniten und Gneisen auch verwandte silikatische Gesteine (Migmatite, Quarzite), die andere Entstehungsgeschichten besitzen.
Links: Granit mit starkem Orthoklasanteil (Alkalifeldspat, rot),
Finnland
Rechts: Gneis mit Biotitflasern (Glimmerbändern)
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Links: Kugelgranit (Rapakivi-Granit), Finnland
Rechts: Syenit mit Granaten (rot)
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Links: Anorthosit bzw. Syenit/Larvikit mit schillernden "Labrador"-Feldspaten (Plagioklaskristallen), Norwegen
Rechts: Granit mit Orthoklas-Feldspatkristall (+ ringförmiger Biotit-Innenschale), Schwarzwald
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Links: Porphyrischer Granit mit Orthoklaskristallen (Alkalifeldspat), Spanien
Rechts: pegmatitischer "Labradorit" (Anorthosit) mit Riesenkristallen und schwarzen Biotit- oder Hornblendetafeln, Madagaskar
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Gneis (Orthogneis), Südafrika

Gneis (Paragneis), Schweiz
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Links: Quarzit mit chromhaltigem Fuchsit (grün), Norwegen
Rechts: Augengneis bzw. Paragneis, Brasilien
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Links: Paragneis mit ausgewalzten Spatkristallen, Brasilien
Rechts: Migmatit-naher "gestauchter" Augengneis
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Links: Migmatit mit ausgeprägten Farben
Rechts: Migmatit, Brasilien
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Migmatit, Indien

Migmatit-naher Gneis oder Quarzit
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Syenit mit blauem Sodalith-Mineral

Quarzit mit blauem Dumortierit, Brasilien
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Inwiefern könnte das offensichtliche Phänomen des Formenreichtums und der Farbenfülle naturwissenschaftlich gesehen relevant sein? Man kann allgemein feststellen, dass regelvolle Struktur und Farbigkeit in der Natur vornehmlich im Bereich des Lebens zu finden sind. Und dort wiederum bringt - allgemein gesagt - das Wasser jene chemisch und physikalisch vermittelnde Potenz mit, die die Ausdifferenzierung in Formen und Farben ermöglicht. Extrem wasserarme Gebiete wie die Basaltschichten der Erdkruste oder die Basaltwüste des Mondes zeigen wenig Struktur, Individualität und Farbe, auch wenn unter anderem Metalle und Kristallisation eine gewisse schwache Struktur und Farbigkeit hervorzubringen vermögen (z.B. durch hellen Plagioklas, grünen Olivin oder roten Granat).
Man ist versucht zu folgern: Wie auch immer die Entstehungsprozesse der abgebildeten silikatischen Gesteine ausgesehen haben mögen, sie müssen einen chemisch stark strukturierenden, selbstorganisatorischen Aspekt besessen haben. Und ein solcher könnte gerade als Folge einer merklichen bis starken Wasserbeteiligung vermutet werden.

Man kann sich hier die Spannweite zwischen den gängigen Vorstellungen und alternativen Denkmöglichkeiten vor Augen halten:

Der aktuelle Stand der Wissenschaft sieht in den Graniten, Gneisen und Anverwandten verschiedene Typen von langsam aus dem heißflüssigen (magmatischen) Zustand erkalteten Erdkrustenteilen oder aber durch Versenkung umgewandelten Gesteinsschichten. Das heißt, es kommen entweder direkt aus dem primären Magma durch Schweretrennung differenzierte und langsam erkaltete Komplexe mit Mineral-Anlagerungen um Kristallisationskeime in Frage (i-type-Granit) oder aber Sedimente, die in Subduktionszonen (Unterschiebungszonen, in der Regel an den Kontinentalrändern) durch Druck und Erwärmung oder Erhitzung mehr oder weniger stark metamorphosiert worden sind (s-type-Granit). Diese Sedimente (Kalke, Schiefer, Gerölle, Sande, Tone usw.) sind in große Tiefen hinabgedrückt, zusammengepresst, unter hohem Druck und oft unter Wärme oder Hitze umkristallisiert, teilweise aufgeschmolzen und unter den großen Pressungs- und Scherungskräften zusätzlich verformt worden. Hinzu kommen Kombinationen mit basaltischem und noch tieferem Erdkrustenmaterial, wasserbedingte (hydrothermale) und andere chemische Prozesse sowie radiogene Reaktionen, was alles zusammen eine unendliche Zahl verschiedener Gesteine ergibt. Grundsätzlich wird bei den granitverwandten Gesteinen auf den erheblich höheren Quarzgehalt gegenüber den Basalten und Tiefengesteinen hingewiesen, was mit ein Grund für deren hellere Erscheinung ist.
Man kann die Genese der fraglichen Gesteine im Labor-Experiment nur bedingt nachvollziehen, zudem nur in kleinen Mengen und zeitlich um ein Unendliches verkürzt. Schlussendlich muss die Entstehungsweise der weltweiten Gesteinskomplexe über die Beobachtung und Vergleichung einer Reihe von ausgewählten Phänomenen und damit letztlich durch den Gedanken erschlossen werden.

Die Frage ist dabei: Welche Phänomene werden ausgewählt und verglichen? Und welche Hauptgedankenrichtung wird den Phänomenen entgegengebracht?
Stehen die Laborphänomene der Mineralien-Chemie und -Physik im Vordergrund? Oder die Phänomene der Morphologie (Gestaltbildung) bei anorganischen und organischen Substanzen? Mit einer gewissen inneren Logik baut die jeweils gewählte Phänomengruppe und Hauptgedankenrichtung einen bestimmten Thesenzusammenhang auf. Die hier versuchsweise ins Auge gefasste morphologische Phänomengruppe führt mit einer gewissen Stringenz auf die hypothetisch verfolgte Spur der größeren Wasserbeteiligung.

Man kann den Eindruck erhalten, dass sich der Formenreichtum und die Farbenfülle der silikatischen Gesteine nicht nur aus heißflüssigen, schweredifferenzierten Magmen oder aus stark metamorphosierten Gesteinsablagerungen herleiten lassen. Sicher führen metamorphosierte oder eingeschmolzene Sedimente zu gneisartigen Formen; klar sind die silikatischen Gesteine insgesamt durch warme bis sehr heiße Prozesse hindurchgegangen, aber diesen Vorgängen allein mag man die Bildung zahlreicher sehr charaktervoll und individuell strukturierter Silikat-Gesteinssysteme der Erde nicht recht zutrauen.
Diejenigen Gesteine, die offensichtlich "nur" aus heißflüssigem und zugleich wasserarmem Magma erkaltet sind, der Basalt und die basaltnahen Gesteine, besitzen einen eher monotonen Charakter. Abgeschwächt gilt dies auch für andere quarz- und wasserarme Tiefengesteine (Peridotit, Gabbro usw.) oder für einige aus vulkanischen Prozessen stammende Gesteine (Rhyolithe bzw. Porphyre, Trachite, Andesite usw.). Hier ist zwar eine gewisse Farbigkeit und Struktur vorhanden, aber diese besitzt oft einen zufälligeren, weniger gefestigten, manchmal auch poröseren Charakter.

Ohne die Existenz der soeben geschilderten chemischen und physikalischen Prozesse in Zweifel zu ziehen, ist man versucht, zusätzlich von Zuständen mit Wasserbeteiligung, womöglich sogar mit einer gewissen kolloid-verwandten Konsistenz auszugehen. (sh. die Kapitel über Kolloide). Eine solche Wasserbeteiligung, die von der aktuellen Lehrmeinung nicht grundsätzlich ausgeschlossen aber quantitativ beschränkt wird, wäre dann die Grundlage für die stark selbstorganisatorischen, struktur- und farbbildenden Prozesse gewesen.
In welcher Form aber könnte sich Wasser beteiligt haben? Wohl in freier und gebundener Form, und mengenmäßig möglicherweise so bedeutend, dass die Gesteinsmasse eine merklich höhere Diffusions-Durchlässigkeit und Plastizität besessen hat, als man normalerweise annimmt. So, dass die bekannten Mineralbildungen und -umwandlungen in gewisser Weise leichter und rascher haben stattfinden können, als dies in nahezu wasserfreier Masse geschehen kann. Es wäre für diesen Fall anzunehmen, dass zwar ein Teil des damals gebundenen Wassers nach der endgültigen Mineralisation und Erhärtung der Gesteine in den heutigen Wasserstoff- und Sauerstoffanteilen der Minerale noch vorliegt, hingegen ein großer Anteil weggelöst und wegdiffundiert ist und einen Teil des heutigen Wassers in den Ozeanen und innerhalb der Erdkruste bildet. An die Möglichkeit von großzügiger Wasserbeteiligung kann man auch angesichts der Tatsache denken, dass der Sauerstoff chemisch gesehen nahezu 50% der Erdkruste ausmacht und der Wasserstoff auf jenen Planeten, auf denen er sich dank Gravitation bis heute halten konnte, das häufigste Element überhaupt ist. Wie wenn hier die "Überbleibsel" und dort die "Voraussetzungen" des Wassers in riesigen Mengen an das Element Wasser aus den ersten Zeiten der Erde erinnern würden.

Der Chemiker wird sich von solchen Mutmaßungen wenig befriedigt fühlen, insofern als Verhältnisangaben und Formeln fehlen. Die Hypothese wird hier aus der Morphologie entwickelt, weshalb eine chemische Präzisierung erst in einem weiteren Schritt erfolgen könnte. Hätten die Zustände der Ur-Erde jedoch so ausgesehen, wie in anderen Kapiteln hypothetisch angenommen (vgl. das Kapitel Selbstorganisation), dann wäre eine chemische Präzisierung schwierig. Dann hätte auf dem langen Weg irreversibler, heute nicht mehr vorhandener Substanzzustände eine Chemie geherrscht, die rechnerisch kaum mehr nachvollziehbar wäre.

Es können in diesem Zusammenhang jene Experimente mit kolloid-artigen Substanzen nachdenklich machen, bei denen am Schluss ein vollkommen hartes, trockenes Stück Material mit charakteristischer Struktur übrig bleibt, dessen wässriger Entstehungsprozess jedoch unumkehrbar und deshalb nur schwer rekonstruierbar ist. Je nach Art des kolloidalen Ausgangsmaterials wird dieses nach der Erhärtung dem Wasser gegenüber fremd (hydrophob) und eignet sich auch nicht für die experimentelle Wiederholung des Entwässerungs- und Erhärtungsprozesses. Für eine solche muss wiederum die kolloidale Ursprungssubstanz beschafft werden. Könnte bei gewissen silikatischen Gesteinen ähnliches der Fall sein? Dieser Frage wird im nächsten Kapitel näher nachgegangen.
Ausgetrocknete, ursprünglich gelatinöse Substanzen: steinhart und nur noch bedingt Wasser aufnehmend.
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Es sei am Schluss auf eine granitoide Formation hingewiesen, die auf den ersten Blick gut erklärbar ist, beim zweiten Blick aber Fragen aufwirft. Die Bilder zeigen in der unteren Bildhälfte einen Granit, der von oben her aufgeschmolzen ist und sich durch laminares Fliessen der Masse und Einregeln der schwarzen Biotitkristalle in Orthogneis bzw. Migmatit verwandelt hat.
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Die Frage ist folgende: Warum haben sich die Granitmineralien (hier Plagioklas, Quarz und Biotit) nach dem chemischen und physikalischen "Umsturz" der Aufschmelzung wieder gleich auskristallisiert? Reichte die Temperatur vielleicht nur gerade, um den Quarzanteil aufzuschmelzen, so dass der Feldspat und Glimmer zwar umgeschichtet aber nicht umkristallisiert wurde? Es scheint zumindest, als ob die Granitsubstanz leicht und unbeschadet in das Flüssige hinübergegangen und wieder erhärtet wäre. Solches wäre besonders dann denkbar, wenn der Quarz noch nahe am wasserstoffhaltigen Kieselsäurezustand gewesen wäre, oder mit anderen Worten, wenn das seit der Granitgenese vorhandene, chemisch gebundene Wasser dem Granit eine erhöhte Schmelzfähigkeit erhalten hätte. Solche Aufschmelzungen sind durchaus in jungen Graniten zu beobachten, d.h. diese Granite hätten ihre "Wasserhaltigkeit" aus alter Zeit oder der Zeit ihrer Metamorphose bis in jüngere Zeiten hinein bewahrt.