Schon Kinder sind fasziniert von ihnen und hüten besonders schöne Exemplare wie Schätze. Steine faszinieren Menschen seit jeher. Ebenso faszinierend und spannend ist auch die Entstehung von Steinen und Mineralien.
Fabrice Müller
Während viele Gesteine bei der Entstehung der Alpen gewalzt wurden wie Teig, blieben manche Granitpartien bis auf einige Spalten im Felsen fast unversehrt. In diesen Klüften konnten Kristalle ungestört wachsen. Ein solcher «Schatz» wurde 1994 hoch über dem Göscheneralpsee auf 2600 Meter über Meer entdeckt. Damals begannen die Strahler Franz von Arx aus Gurtnellen und Paul von Känel aus Reichenbach an ihrer Fundstelle am Plangenstock zu arbeiten. Paul von Känel hatte im Jahr zuvor in der Nähe des Klufteingangs grosse rosa Fluorite gefunden – ein Hinweis, dass der Berg noch mehr Schätze barg. Um den Eingang zu erreichen, räumten die Männer zunächst tonnenschwere Granitblöcke weg. Dahinter kam tatsächlich eine erste, vielversprechende Kristallhöhle zum Vorschein. Nach elf Jahren harter Arbeit zeigten sich schliesslich 20 Meter im Berginnern die ersten aussergewöhnlichen Kristalle. Die schönste Gruppe dieser aussergewöhnlichen Rauchquarze ist heute im Naturhistorischen Museum in Bern ausgestellt. Die Dauerausstellung «Riesenkristalle und Steine der Erde» erfreut sich grosser Beliebtheit, zeigt sie doch, wie vielfältig Mineralien und Kristalle an Farben und Formen sein können.
Steine in der Mythologie
Steine üben eine aussergewöhnliche Faszination auf viele Menschen aus. Sie werden seit jeher zu Werkzeugen, Prunkgefässen sowie Kult- und Schmuckobjekten verarbeitet. Je nach Kultur und Epoche dienen Steine zudem zu religiösen und rituellen Zwecken. Seit Urzeiten prägt der Stein als Symbol für Ewigkeit und Härte die Geschichte des Menschen. Besonders in der Mythologie und Religion tauchen Steine immer wieder als Objekte auf, die eine Verbindung zwischen dem Dies- und Jenseits darstellen. So setzte zum Beispiel Moses den Stein als Gedenkstein für eine heilige Stätte, als er für die zwölf Stämme Israels zwölf Steinmale erreichten liess. In verschiedenen Zeitepochen wurden Steine als Markierungen wichtiger astronomischer Ereignisse wie Sommer- oder Wintersonnenwende gesetzt. In Indonesien gelten Steine als Wohnsitze der Ahn*innen, ebenso in Australien, und beim christlichen Grabstein sind Steine ein Symbol der Ewigkeit der Seele.
Grundlage der Erde
«Jeder Stein erzählt eine Geschichte und enthält Informationen über seine Herkunft und Entstehung», sagt Professor Dr. Beda Hofmann, Leiter und Kurator Mineralogie und Meteoriten im Naturhistorischen Museum in Bern. Manche Steine faszinieren auch aufgrund ihrer Optik. «Sie werden von den Menschen als schön empfunden, denken wir an die farbigen Kristalle und Mineralien, die beispielsweise in Form von Schmuckstücken als langjährige Wegbegleiter dienen», erzählt der Mineraloge. Faszinierend und substanziell zugleich sind Steine, weil sie ein wichtiger Rohstoff, ja die Grundlage des Planeten Erde bilden. «Ohne Steine wäre ein Leben auf der Erde undenkbar», betont Beda Hofmann.
Magma als Ursprung
Das Wort «Stein» hat seinen Ursprung in der indogermanischen Sprachwurzel «Stai», was so viel bedeutet wie «gerinnen», «verdichten», «fest werden». Bei der Entstehung von Steinen und Mineralien wird zwischen der Primären, der Sekundären und der Tertiären Bildung unterschieden. Unabhängig davon steht jedoch das Magma am Anfang des Entstehungsprozesses. Als Magma bezeichnet man die Masse aus der Gesteinsschmelze, die in Teilen des oberen Erdmantels und der tieferen Erdkruste vorkommt. Im Vergleich mit einem Apfel ist die Schale die feste Erdkruste, auf der die Menschen leben. Magma macht nur einen winzigen Bruchteil des Volumens unter der Erdkruste aus, der Mantel ist festes Gestein. Als Tröpfchen sammelt sich Magma daraus und akkumuliert in sogenannten Magmakammern.
Mineral oder Gestein
Magma beinhaltet Stoffe, die durch die enorm hohe Temperatur flüssig sind. Kühlt Magma ab, beginnen sich einige dieser Stoffe abzuscheiden. Besteht das Produkt nach dem Abkühlen aus einem einheitlichen Stoff, spricht man von einem Mineral. Ist das Endprodukt hingegen ein Stoffgemisch, wird dieses Gestein genannt. Jene Gesteine und Mineralien, die primär entstanden sind, werden Magmatite oder auch Primär-Gesteine bezeichnet. In der Mineralogie wird zwischen Vulkaniten und Plutoniten unterschieden. Vulkanite werden an der Erdoberfläche gebildet, Plutonite indes sind in der Tiefe entstanden. Da die Qualität des Magmas unterschiedlich ist, sprich, aus verschiedenen Mineralstoffen besteht, kommen Mineralien an unterschiedlichen Orten vor. Doch nicht nur die Mineralstoffe bestimmen das Ausgangsprodukt, auch Hitze und Druck sowie weitere äussere Einflüsse beeinflussen den Entstehungsprozess.
Wind und Wasser
Das sekundäre Bildungsprinzip von Mineralien ist geprägt durch Verwitterung und Ablagerung. Hier spielt die Natur die Hauptrolle. Durch Umwelteinflüsse wie zum Beispiel Wind oder Wasser werden Ablagerungen aus den Bergen brüchig, fortgetragen oder weggespült. Irgendwo sammeln sie sich dann wieder an und bilden neue Gesteine. Diesen Vorgang nennt man Sedimentation. Am erstaunlichsten ist das tertiäre Bildungsprinzip: Hier wird durch die Umwandlung bzw. Umbildung eines bestehenden Gesteins neues erschaffen. In der Fachsprache wird dieser Prozess Metamorphose oder Gestaltwandlung genannt. Möglich wird diese Wandlung, wenn Mineralien entweder unter hohem Druck stehen oder einer hohen Hitze ausgesetzt sind. Dies führt dazu, dass bestimmte Stoffe aus dem Mineral herausgequetscht oder herausgedrückt werden. Das Resultat ist ein neues Mineral, das mehr Widerstand gegen den einwirkenden Druck oder gegen die Hitze bieten soll. Dieses neue Mineral wird Metamorphit oder auch Tertiär-Mineral genannt. «Hydroterminale Prozesse, die bei der Entstehung von Bergkristallen entscheidend mitwirken, sind sicher besonders bemerkenswert, weil dabei Wasser mit einer Temperatur von über 300 Grad Celsius im Erdinnern auf die Steine einwirkt», sagt Beda Hofmann.
Mehrere Milliarden Jahre alt
Manche Steine sind bis zu viereinhalb Milliarden Jahre alt – genauso alt wie die Erde selbst. Man findet solche Zeitzeugen vor allem im zentralen Alpenmassiv. Wesentlich «jünger», nämlich unter einer Milliarde Jahre, sind die meisten Steine, die uns in der Natur begegnen. Sie repräsentieren laut Beda Hofmann die jüngere Erdgeschichte. Dazu gehört zum Beispiel der Granit aus dem Alpenraum mit einem Alter zwischen 300 bis 350 Millionen Jahre. Bergkristalle aus den Alpen oder der Berner Sandstein etwa sind ca. 15 Millionen Jahre alt. «Besonders spannend ist das Alter der Steine im Kontext ihrer Geschichte», sagt Beda Hofmann. Sie geben Einblick in die natürlichen Vorgänge ober- und unterhalb der Erdkruste. In der Schweiz hat die Alpenbildung wesentlich zur Entstehung des Granits beispielsweise im Bergell beigetragen.
Das Alter von Steinen bestimmen
Der Kalkstein, wie man ihn aus dem Jura kennt, ist zwischen 150 und 200 Millionen Jahre alt. Sein Alter kann – so Beda Hofmann – über die Analyse von sogenannten Leitfossilien bestimmt werden. Bei der Altersbestimmung konzentrieren sich die Forschenden seit anfangs des 20. Jahrhunderts auf die radioaktiven Elemente wie Blei oder Kalium eines Steins. Die Menge des Bleis als Zerfallsprodukt von Uran dient als Indikator für das Alter eines Steins. «Früher wurde das Alter vor allem über die Analyse der Sedimentlagerungen sowie über den Basaltgang eruiert. Ein Basaltgang in einem Sediment ist offensichtlich jünger als das Sediment», ergänzt Beda Hofmann.
Ein Eldorado für Steinbegeisterte
Für all jene, die sich für Steine und Mineralien interessieren, ist die Schweiz ein spannendes Land. Die Alpen gelten als besonders komplexes Gebirge, aus dem sich laut Beda Hofmann viele Entstehungsprozesse ableiten lassen. Ein vergleichbares Faltengebirge mit ähnlichen Phänomenen ist zum Beispiel der Himalaya. Der Klimawandel hat laut Beda Hofmann auch einen Einfluss auf das Gestein: «Durch die Gletscherschmelze und abhängig von der Niederschlagsmenge erhöht sich die Erosionsrate im Gestein. Dadurch beschleunigen sich zudem die chemischen Prozesse, die durch die Verwitterung ausgelöst werden.» Allerdings wirke sich der Klimawandel im Gestein wesentlich langsamer aus als etwa in der Vegetation oder in den Gletschern. Man spricht hier immer noch von mehreren Millionen Jahren.
Eigene Sammlung anlegen
Wer sich vertieft mit Steinen auseinandersetzen möchte, dem empfiehlt Beda Hofmann, eine eigene Steinsammlung anzulegen. Auf diese Weise können Steine bestimmt und miteinander verglichen werden. Auch der Besuch von Ausstellungen hilft dabei, sich vertiefter mit der Materie auseinanderzusetzen. Und wer will, kann unter professioneller Führung beim Strahlen sein Glück versuchen.
Rekorde aus der Welt der Steine
Das älteste Gestein
Im Norden von Kanada sind Geolog*innen auf die ältesten Felsen gestossen, die je entdeckt wurden. Sie gehören zum Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel an der Hudson Bay und sind über vier Milliarden Jahre alt.
Seltenstes Edelsteinmineral
Im Jahr 2005 wurde Painit vom Guinness Buch der Rekorde zum seltensten Edelsteinmineral der Welt erkoren. Das Mineral ist stark pleochroitisch, was soviel bedeutet wie, dass es aus verschiedenen Blickwinkeln viele unterschiedliche Farbtöne widerspiegelt. Die Farbpalette erstreckt sich dabei von rosa über rot bis braun und ist damit ein wahrer Augenschmaus.
Grösster blauer Sternsaphir
Der grösste blaue Sternsaphir der Welt wurde in einer Mine in Sri Lanka gefunden und wiegt erstaunliche 1 404,49 Karat, was etwa 280 g (knapp 10 Unzen) entspricht. Lokale Gemmolog*innen gaben an, dass sie zuvor noch nie einen grösseren Saphir gesehen hätten.
Grösster Findling
Der wohl grösste Findling der Welt dürfte sich am Campingplatz in Odda in Westnorwegen stehen. Er wurde vom skandinavischen Inlandeis vor rund 10 000 Jahren hier ablegt. Seine Masse sind beeindruckend: 30 Meter hoch, 25 000 Kubikmeter Volumen und 65 000 Gewicht. Zum Vergleich: Der grösste Findling der Schweiz ist der «Pierre des Marmettes». Der 1 600 Kubikmeter grosse Findling liegt bei Monthey VS und stammt vom Gletscher aus dem Val Ferret.
Steine aus dem All
Nicht alle Steine, die sich auf der Erde befinden, stammen von hier. Jährlich erreichen 30 000 Tonnen feiner Staub aus dem All die Erde. Als grössere Brocken fallen nur einige Tonnen pro Jahr vom Himmel – die Meteoriten. Die meisten davon sind Bruchstücke von Asteroiden, kleinen Himmelskörpern. Sie haben sich seit der Entstehung des Sonnensystems vor rund viereinhalb Milliarden Jahren kaum verändert. «Meteoriten liefern deshalb Informationen über dessen frühe Geschichte und sind wertvolle Forschungsobjekte», sagt Beda Hofmann.
Um diese zu finden, durchsuchen Wissenschaftler*innen des Naturhistorischen Museums und der Universität Bern seit 2001 die Wüste des Sultanats Oman; auf hellen Flächen sind die Steine gut sichtbar. Bis 2022 wurden Teile von rund 1300 verschiedenen Meteoriten gesammelt; darunter befinden sich für die Forschung besonders wertvolle Mars- und Mondgesteine.
