Joachim Adolphi

Struktur als Protokoll des Werdens


2.5.1 Sichere und unsichere Behauptungen über Beobachtungen

Die Achat-Genese ist noch nicht endgültig geklärt. Das ist auch nicht zu erwarten, da „Achat“ weder eine chemisch noch eine physikalisch einheitliche Substanz ist.

Da Achate aber viele Liebhaber hat, ist das Interesse am Mechanismus seiner „Herkunft“ groß. Hier sollen verschiedene Behauptungen und Beobachtungen zusammengestellt und aus meiner persönlichen Sicht mit Hilfe der in den Hauptgliederungs-Punkten 1.1 (eindimensionaler zellulärer Automat) bis 2.4 (Diskretisierung quasistetiger Medien) gewonnenen Erkenntnisse bewertet werden.

Unstrittig ist, dass der Hauptbestandteil von Achat Siliziumdioxid („Quarz“) ist. Dieser Stoff ist noch viel wunderbarer als Wasser (das seinerseits auch schon allein wegen seiner Dichte-Anomalie und wegen seines molekularen Dipols eine notwendige Voraussetzung für das Leben ist), weil er erstens in mehreren vom Druck und der Temperatur abhängigen Modifikationen auftritt und zweitens eine „zerlöcherte“ Gitterstruktur (3 Formeleinheiten in der Einheitszelle der trigonal-trapezoedrischen Kristallklasse)

Längssicht in die Schraubenlinien des Quarzes

Quersicht zu den Schraubenlinien

Schrägsicht 1 zu den Schraubenlinien

Schrägsicht 2 zu den Schraubenlinien


Abbildungs-Serie: Darstellung von einem Dutzend Elementarzellen des Tiefquarzes (hier: Rechtsquarz) in vier Ansichten (mein eigenes 3D-Programm: Sauerstoff groß gelb, Silizium klein rot)

aufweist, die Voraussetzung für eine schier unübersehbare Anzahl von Silikaten ist, deren Bildung und Zersetzung wieder in verschiedene Bereiche von Druck und Temperatur gehört. Diese Silikate machen den Hauptbestandteil der Erdkruste aus. Ihre Zersetzung geht zum Glück sehr langsam vor sich (sonst würden alle Felsen und Natursteinhäuser schneller zerbröseln!), aber sie findet zum Glück eben auch wirklich ständig statt und kittet die tektonischen Risse (was wiederum die Stabilität unserer Felsen und Berge erhöht).

(Hier möchte ich übrigens ein ganz persönliches Dankeschön an unseren Nachbarn, den Mond, aussprechen. Ohne seine kräftige Gezeitenwirkung, die unsere Erdkruste ständig durchwalkt, gäbe es nicht so viele entspannende kleine Erdbeben mit manchmal Tausenden von Toten, sondern wegen der Kontinentaldrift globale Katastrophen ungeahnten Ausmaßes. Die Zeit für die Entwicklung von uns Menschen wäre dann wohl nicht vorhanden gewesen…)

Bei der Zersetzung („Verwitterung“ unter Bedingungen, die sich von den Bildungsbedingungen deutlich unterscheiden: in Temperatur, Druck und chemischer Umgebung!) der Silikate wird Kieselsäure frei, die sich bei den Temperaturen in der Nähe der Erdoberfläche im wesentlichen als diverse Tief-Quarz-Varianten wiederfindet. Ist die Kieselsäure „sauber“ UND hat Zeit, bilden sich schöne Bergkristalle (siehe auch dort), bei weniger Zeit bilden sich ungeordnetere Quarzmassen (bis zu „Hornstein“ und „Chalcedon“) und bei weniger Sauberkeit „bunte“ Aggregate von Achat über Jaspis bis zu verkieselten anderen Massen.

Aber auch der Quarz selber hat eine bestimmte Löslichkeit in Wasser, wenn sie auch sehr gering ist, und kann deshalb bei genügend Zeit und bei konstanten Bedingungen während dieser langen Zeit „umkristallisieren“ (im Idealfall von sich auflösenden kleinen Quarzkristallen zu wachsenden großen – siehe auch dort) und vor allem konvektiv mit dem Grundwasser weiträumig transportiert oder auch diffusiv „in der Nähe“ umverteilt werden.

Der letztgenannte Fall ist der interessanteste, weil insbesondere die korngrenzen- und zwickelreiche Struktur des Achats ähnliche Transportphänomene erwarten lässt, wie sie beim Stahl aus gutem Grund aufs genaueste erforscht worden sind.

Bevor wir uns den offenen Fragen der Achat-Genese näher widmen können, müssen wir uns die unumstößlichen Gewissheiten vor Augen führen:

G1: Riss-Strukturen (Gedanken und Rechnungen sowie Modellierungen zum allgemeinen Fall siehe auch dort) im Gestein (und auch im Achat!!) können vollständig gefüllt sein, insbesondere auch mit Quarz-Modifikationen (Bildserie OEG siehe dort).

G2: Die Bänderung des Achats zeigt keine systematischen Versetzungen wie Sandriffel oder ähnliche leicht querkorrelierte Längsstrukturen, die durch „Selbstorganisation“ entstanden sind. Besonderheiten:

G3: Die Bänderung der Achate legt eine „Wachstumsrichtung“ nahe, da häufig sphärolithische Strukturen zu erkennen sind. Besonderheiten:

G4: Die Verkieselung der Umgebung von Lithophysen nimmt mit der Entfernung ab, was besonders bei farblichen „Beigaben“ wie Hämatit (St. Egidien z.B.) gut sichtbar ist. Außerdem zeigt die äußere Ellipsoid-Gestalt der geborgenen Fundstück-Brocken auch ohne farbliche Unterstützung (bläuliche Chalcedon-Lithophysen von St. Egidien ohne Farbhof) an, dass die Bruchfestigkeit und die Verwitterungsbeständigkeit radial nach außen abnehmen und deshalb die Brockenform nicht streng mit der Stern-Achat-Form korreliert. Außerdem sind bei so genannten „Mehrkammerachaten“ oft unterschiedlich gefärbte Füllungen vorhanden, was den Vergleich mit den Pseudomorphosen unterstützend bestätigt: Die Hohlräume waren vor der Verkieselung nicht notwendig leer, sondern könne auch Einschlüsse gewesen sein. „Mehrkammerachate“ sind eigentlich nur nebeneinander liegende Achate, deren Verkieselungshöfe sich so überlagern, dass sie gemeinsam aus der Matrix gebrochen worden sind. Viel interessanter ist also aus genetischer Sicht die Frage, was alles an einer Fundstelle an Gemeinsamkeiten vorliegt, als die Suche nach Unterschieden. (mit Bildserie)

G5: Lagen von kristallinem Quaz und von Achat können sich sowohl in Gangachaten als auch in Lithophysen abwechseln. (mit Bildserie)

G6: Die Übergänge von Chalcedon über Achat zu Jaspis sind fließend.

G7: Feine Risse im Achat können sowohl Quellen als auch Senken oder sogar auch Grenzen einer Umfärbung sein (unterschiedliche Färbung beider Riss-Ufer). (mit Bildserie)

G8: Liesegang-Streifen kommen im Reinheitsbereich vom glasig-klaren Achat bis zum Jaspis vor und sind deutlich von der Achat-Lagenstruktur zu unterscheiden. (mit Bildserie)

Daraus können wir nun Hypothesen ableiten:

H1: Es sollte nicht unmöglich sein, dass die Achatbildung ähnlich einer Pseudomorphose abläuft, nämlich mit iuner sich verschiebenden Phasengrenze, die gleichzeitig für die eine Phase Quelle und und für die andere Pahse Senke ist. Die Geschwindigkeit wird vom langsameren Transport bestimmt, da .

H2: Die in den meisten Fällen zu beobachtende „Austapezierung“ eines Raumes mit umlaufend konstanten Schichtdicken weist darauf hin, dass der Schichtbildungsprozess geschwindigkeitsbestimmend für den Gesamtprozess ist. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass der Transport zur Schicht hin NICHT geschwindigkeitsbestimmend sein kann. Dieser Transportprozess kann NICHT NUR konvektiv sein, MUSS sich also auch auf normale Volumendiffusion im Festkörper/Flüssigkeit/Gel und auf Korngrenzendiffusion (auch durch den Achat hindurch!) verteilen.

H3: Die Bänderung an sich kann somit zwei Ursachen haben: Versorgungsschwankungen außerhalb des Achats und Schichtbildungsänderung innerhalb des Achats.

H4: Der mehrfach mögliche Schichtwechsel von Chalcedon und grobkristallinem Quarz weist auf starke Änderungen der Bildungsbedingungen der Schichten hin. Das kann auch versorgungsindiziert sein.

H5: Für eine für einzelne Schichten regelmäßig zu findende Anisotropie der Schichtdicke ist eine Schwerkraftwirkung am wahrscheinlichsten, da sich weder für Stoff- noch für Wärmediffusion anisotrope Gründe finden lassen. (Es sei erwähnt, dass die Interpretation zweidimensionaler Schnitte des dreidimensionalen Schichtaufbaus grundsätzlich schwierig ist und Einzelbelege deshalb kritisch zu bewerten sind.)

 

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