Kristallrätsel gelöst: Geologen haben herausgefunden, wie die meterlangen, klaren Gipskristalle der Geode von Pulpi entstanden sind – einem Hohlraum voller Kristalle in einer spanischen Mine. Demnach erschuf erst die günstige Kombination mehrerer Faktoren diese Kristalle, darunter die Austrocknung des Mittelmeeres, die Bildung von Vorläuferkristallen und leichte Temperaturschwankungen zur richtigen Zeit, wie die Forscher im Fachmagazin „Geology“ berichten.
Kristalle sind auf der Erde allgegenwärtig, aber meist eher klein. Anders ist dies bei einigen Höhlen voller Riesenkristalle, wie der Höhle von Naica in Mexiko: In ihr erreichen Kristalle aus Selenit beeindruckende Längen von bis zu 14 Metern und ein Gewicht von 50 Tonnen – diese halbtransparenten weißlichen Säulen sind die größten natürlich gewachsenen Kristalle der Erde. Selenit ist eine Variante von Gips und damit chemisch gesehen ein Calciumsulfat-Dihydrat (CaSO4·2 H2O).
Die Geode: Glasklare Kristalle von bis zu zwei Metern Länge
Etwas kleiner, aber nicht minder beeindruckend ist die Geode von Pulpi, ein elf Kubikmeter großer Hohlraum in einer spanischen Mine, dessen Wände mit bis zu zwei Meter langen, fast vollkommen transparenten Selenitkristallen besetzt sind. Doch wie sind diese Riesenkristalle entstanden? Bei der Höhle der Kristalle in Naica konnten Forscher dies direkt beobachten, denn dort ist der hydrothermale Prozess, der sie schuf noch im Gange.
Anders dagegen in der Geode von Pulpi: Sie ist inzwischen völlig trocken und alles Kristallwachstum hat schon lange aufgehört. „Ihren Entstehungsmechanismus aufzuklären ist daher eine ziemlich schwere Aufgabe, denn die Geode ist eine quasi fossile Umgebung“, erklärt Studienleiter Juan Garcia-Ruiz von der Universität von Granada. Um der Bildung der Riesenkristalle auf die Spur zu kommen, haben er und sein Team die Geologie und Geochemie im Umfeld der Geode untersucht und die Abläufe rekonstruiert.
Es begann mit der Austrocknung des Mittelmeeres
Die Analysen ergaben: Die erste Phase der Mineralisierung begann vor knapp sechs Millionen Jahren, als der Meeresspiegel des Mittelmeeres drastisch abzusinken begann. Diese sogenannte messinische Salinitätskrise ließ das Mittelmeer innerhalb weniger tausend Jahre fast komplett trockenfallen und hinterließ dicke Salzkrusten am Grund des Beckens. Auch in den Gesteinshohlräumen rund um die Geode kristallisierten damals Anhydrit (Calciumsulfat) und andere Minerale aus.
Wenig später hob sich der Gebirgszug um die Geode an und Regenwasser sickerte von oben ein. Dadurch lösten sich die Anhydritkristalle wieder und es entstanden nach einer kurzen Zwischenphase kleine Gipskristalle. Sie bildeten die Bausteine für die spätere Entstehung der Riesenkristalle, wie Garcia-Ruiz und sein Team erklären.
Kleine Kristalle speisen große
Dann folgte der entscheidende Schritt: Die Temperaturen in dem Hohlraum sanken auf rund 20 Grad, schwankten aber leicht um diesen Wert. „Das ist ein wenig wie das Temperaturregime, das heute bei der industriellen Zucht von Kristallen genutzt wird“, erklärt Garcia-Ruiz. Die Temperatur-Fluktuationen führten dazu, dass sich immer wieder einige der kleinen Gipskristalle lösten, dann aber wieder an größere, schon bestehende Kristalle anlagerten.
Diese sogenannte Ostwald-Reifung, kombiniert mit einem Überschuss an Calcium und Sulfat, den die zuvor gebildeten und wieder aufgelösten Anhydritkristalle hinterlassen hatten, führte dann schließlich zur Entstehung der großen, transparenten Selenitkristalle. Dabei fand das Kristallwachstum extrem langsam statt, wie die Forscher erklären.
Wachstum endete vor 60.000 Jahren
Wann dieser Prozess abgeschlossen war, lässt sich allerdings nicht mehr genau feststellen. Denn die Kristalle in der Geode von Pulpi sind zu rein für eine präzise Datierung. „Sie wuchsen mit Sicherheit erst nach der Austrocknung des Mittelmeeres, die vor 5,6 Millionen Jahren begann“, sagt Garcia-Ruiz. „Höchstwahrscheinlich sind sie zudem jünger als zwei Millionen Jahre, aber älter als 60.000 Jahre.“ Letzteres schließen die Forscher aus der Datierung einer Carbonatkruste, die sie auf einem der Kristalle gefunden haben.
Klar scheint damit: Die faszinierenden Kristalle der Geode von Pulpi sind das Produkt einer glücklichen Kombination gleich mehrerer klimatischer und geochemischer Faktoren. Erst ihr Zusammenwirken machte die Bildung der ungewöhnlich großen und reinen Gipskristalle möglich. (Geology, 2019; doi: 10.1130/G46734.1)
Quelle: The Geological Society of America
