Klondike im Fichtelgebirge - wissenschaft.de
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Klondike im Fichtelgebirge

In Bayern und Sachsen haben Sammler ungewöhnlich große Zirkon-Kristalle gefunden. Analysen zeigen: Die Halbedelsteine stammen aus extrem großer Tiefe.

Wenn Stefan Meier das Sammelfieber packt, dann können ihn weder schlechtes Wetter noch Bauern mit Mistgabeln von der Mineraliensuche abhalten. Ist ein seltener Fund in Sicht, macht der Ingenieur aus dem Fichtelgebirge zur Not auch bei Nacht weiter. In drei Jahrzehnten hat Meier eine einzigartige Sammlung zusammengetragen: In seinem Haus in Marktredwitz hat er einen eigenen Raum für mehrere Tausend Fundstücke reserviert – darunter feine Goldsplitter, riesige Bergkristalle, leuchtend-grüne Malachite und rot-braune Karneole. Fast alle Steine stammen aus dem Nordosten Bayerns. Die Prunkstücke der riesigen Sammlung sind 20 geschliffene, lupenreine Zirkon-Kristalle aus dem Reichsforst und vom Großen Teichelberg – zwei große Waldgebiete in der Nähe von Marktredwitz. Die rötlichen Steine funkeln wie Diamanten, ihre Lichtbrechung ist perfekt. Stefan Meier beeindruckt das Feuer seiner Juwelen allerdings wenig. „Die Zirkone sind nicht schlecht“, räumt er ein. Für ihn sind die Steine durchaus etwas Besonderes – aber vor allem, weil ihre Existenz ein geologisches Rätsel darstellt.

Rätselhafte Riesen

Die Geschichte der bayrischen Kleinodien begann 2006. Bei einer seiner regelmäßigen Such-Exkursionen stieß Meier in einem Bach am Großen Teichelberg auf ungewöhnlich schwere, teils zentimetergroße braunrote Körner. Unter UV-Licht leuchteten sie gelblich. Der Ingenieur witterte einen spannenden Fall. „Mir war schnell klar, dass es sich um Zirkone handeln musste“, meint er. Das Mineral Zirkon – eine Verbindung aus Silizium, Sauerstoff und dem Schwermetall Zirkonium – kommt in der Erdkruste relativ häufig vor, vor allem in Granit. Weil Zirkone sehr korrosionsbeständig sind und das radioaktive Uran als Spurenelement enthalten, lassen sich mit ihnen Gesteine und geologische Ereignisse datieren.

Fast alle Zirkone aus der Erdkruste sind winzig: meist nicht einmal 0,3 Millimeter groß. Doch die Kristalle, die Stefan Meier fand, messen bis zu 3 Zentimeter. Das Fichtelgebirge ist zwar geologisch intensiv erforscht, trotzdem war die Quelle der Riesen-Zirkone mysteriös. Dazu kam: Auch im benachbarten Sachsen, konkret in der Göltzsch – einem Fluss im Vogtland – hatte man kurz zuvor große Zirkone entdeckt. Und auch deren Herkunft ließ rätseln.

Spurensuche mit der Pfanne

Damit war der Forscherinstinkt des Hobby-Mineralogen geweckt. Sein Verdacht: „Die Zirkone stammen aus einem Basaltvorkommen – und damit wahrscheinlich aus dem Erdmantel.“ Normalerweise ist der Erdmantel, der Bereich der Erde unterhalb der Erdkruste, zu heiß für Zirkon. Außerdem gibt es dort so wenig Silizium und Zirkonium, dass es nur äußerst selten für die Bildung von Zirkon reicht. Meier war trotzdem davon überzeugt, dass sich dort die Brutstätte seiner Zirkone befand. Um seine Theorie zu untermauern, suchte er alle Bäche in der Gegend systematisch ab. Hunderte Stunden stapfte er durch kleine und große Wasserläufe und schaufelte Sedimente in seine Pfanne – bis er schließlich Beweise fand: Einige der gefundenen Zirkone enthielten schwarze Einschlüsse des Minerals Ilmenit, das aus dem Erdmantel stammt. In einem Basalt-Steinbruch am Großen Teichelberg entdeckte Meier zudem große Kristalle, die noch in dem Vulkangestein steckten.

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Mit diesem Erfolg war der Fall allerdings noch nicht abgeschlossen: Ein Team um den Mineralogen Wolfgang Siebel vom Institut für Geowissenschaften der Universität Tübingen hat einige von Meiers Fundstücken inzwischen mit modernsten Analysemethoden untersucht. Die Forscher stellten fest, dass sich die Kristalle tatsächlich unter den Extrembedingungen des Erdmantels gebildet haben. Und nicht nur das: Sie müssen dort 20 bis 60 Millionen Jahre überdauert haben, bevor sie bei einem Vulkanausbruch vor 24 Millionen Jahren an die Erdoberfläche kamen. Das berichteten die Tübinger Wissenschaftler kürzlich im Fachblatt „Nature Geoscience“. Siebel erklärt: „Dass Zirkone im Erdmantel so lange überstehen können, wusste man bisher nicht.“

Zeugen des ur-Ozeans

Damit werfen Meiers Mineralien Licht auf eine spannende Zeit in der geologischen Geschichte Europas. Siebels Analysen zeigen, dass sich die Kristalle vor rund 50 bis 80 Millionen Jahren in einer Tiefe von 60 bis 80 Kilometern gebildet haben müssen. Damals tauchte die Kruste des Ur-Ozeans Tethys unter Europa in den Erdmantel ab. Offenbar kamen dabei chemische Prozesse in Gang, durch die sich Zirkonium und Silikat anreichern konnten. Trotz der großen Hitze, die im tiefen Erdmantel herrscht, müssen die Bedingungen ideal für die Geburt riesiger Zirkone gewesen sein: Anhand von Wachstumsstreifen lässt sich erkennen, dass einige von Meiers Steinen Bruchstücke noch größerer Kristalle sind. Wolfgang Siebel und seine Kollegen nehmen an, dass die Kristalle schnell in den oberen Erdmantel gelangten, wo es einen „ sicheren Hafen“ für sie gab, mit Temperaturen unter 1000 Grad Celsius. Dort verweilten sie dann viele Millionen Jahre lang. An die Erdoberfläche kamen sie etwa zu der Zeit, als sich unter dem Druck der afrikanischen Platte die Alpen auftürmten. Nördlich der Knautschzone gab es eine Gegenbewegung: Die Erdkruste dehnte sich. Ähnlich wie heute in Ostafrika entstand ein über 1000 Kilometer langes Riftsystem, dessen Reste sich von der Nordsee durch Deutschland und Frankreich bis in den Mittelmeerraum ziehen. Der östlichste Ausläufer ist der Egergraben südlich des Erzgebirges (siehe Karte links).

An den Schwachstellen der Erdkruste quoll Magma empor. Vulkane brachen aus – im französischen Zentralmassiv, in der Eifel und auch in Sachsen, Bayern und Böhmen. „Meist war es reiner Mantelvulkanismus, und das Magma war nicht durch Krustengestein kontaminiert“, sagt Wolfgang Siebel. Wie Analysen zeigen, brauchte das Basaltmagma im Fichtelgebirge nur wenige Jahrtausende, um aus einer Tiefe von etwa 30 bis 40 Kilometern aufzusteigen. Dabei nahm das aufsteigende Magma die Zirkon-Kristalle mit. Doch Stefan Meier und der Mineraloge Stefan Weiß haben noch eine andere Theorie: „Die Zirkone könnten auch durch enge Schlote innerhalb weniger Tage explosionsartig an die Erdoberfläche geschossen sein.“ Zumindest bei den sächsischen Zirkonen, die Sammler im Flüsschen Göltzsch entdeckt haben, war das vermutlich so, meint Weiß. Als Quelle der Halbedelsteine hat eine Gruppe um Weiß eine vulkanische Durchschlagsröhre bei Ebersbrunn in der Nähe von Zwickau ausgemacht. Das Maar (ein schüssel- bis trichterformiger vulkanischer Rest), das ursprünglich darüber lag, ist inzwischen verschwunden. Übrig blieb nur der einige Hundert Meter breite Förderschlot, der mit vulkanischem Tuffgestein gefüllt ist. Datierungen zufolge entstanden auch die sächsischen Zirkone bereits vor 65 bis 70 Millionen Jahren und kamen vor 26 Millionen Jahren an die Oberfläche.

Diamanten im Fichtelgebirge?

Meier und Weiß spekulieren, dass die bayrischen und sächsischen Urzeit-Vulkane noch wertvollere Schätze aus dem Erdmantel gefördert haben könnten. „Das Gestein dort schaut aus wie Kimberlit“, meint Meier. Dieses aus einer Tiefe von etwa 150 Kilometern stammende Gestein findet man an der Erdoberfläche nur in engen Röhren – ähnlich dem Schlot von Ebersbrunn. Und die enthalten oft Diamanten.

„Ich würde nicht ausschließen, dass es auch im Fichtelgebirge Diamanten gibt“, meint Meier. Aus dem nahen Böhmen seien bereits Funde bekannt. Im Fichtelgebirge wurden zwar bislang keine Diamanten entdeckt – doch vor ein paar Jahren hätte schließlich auch niemand dort die funkelnden Riesen-Zirkone vermutet. ■

bdw-Autorin und Geo- physikerin Ute Kehse hält auf Wanderungen stets Ausschau nach schönen Steinen und Fossilien.

von Ute Kehse

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