Echte Quarzite
Die Natursteine, die als Quarzite im Handel verkauft werden, sind der Inbegriff von Luxus und natürlichen Variationen. Doch Quarzit ist nicht Quarzit. Die Bandbreite der Eigenschaften ist enorm, wie auch die Entfernungen der Abbaugebiete.
Was ist streng geologisch gesehen ein Quarzit?
Streng geologisch betrachtet ist ein sogenannter Metaquarzit ein umgewandeltes (metamorphes) Gestein, das durch Rekristallisation aus einem quarzreichen Sedimentgestein mit mindestens 80% Quarz (je nach Fachliteratur auch bis zu 98 %) typischerweise aus einem Tonsandstein bzw.
Quarzsandstein oder einer Ablagerung (Quarzsand) unter erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur entstanden ist.
Was ist dann ein nicht umgewandelter Orthoquarzit?
Der Begriff schließt auch abgelagerte Quarzite (auch Orthoquarzite genannt) mit ein. Dabei handelt es sich um sehr fest zementierte Quarzsandsteine, deren Zwischenräume durch Kieselsäure (SiO₂) so vollständig verkittet wurden, dass sie mechanisch einem metamorphen Quarzit ähneln. Beispiel dazu ist der Ruhrsandstein, der Odenwald- und Taunus Quarzit oder Palomino, bei dem man die heíßen Quelltöpfe noch erahnen kann.
Welche Hauptentstehungsgeschichten gibt es?
Echte Quarzite sind alte Sand oder Sandsteinvorkommen, die durch die Bewegungen der Erdkruste, einhergehend mit Druck und Hitze entstanden sind. Man unterscheidet grob:
a) Spaltbare Quarzite
Diese Quarzite sind durch enormen Druck entstanden. Dazu ein Beispiel: Alta Quarzit. Zuerst war da ein Sandstein. Vor ca. 600 Mio. Jahren war dort der Küstenbereich vom Urkontinent Baltica. Vor 400 Mio. Jahren kollidierte Baltica mit Laurentia. Der Sandstein wurde in der oberen Erdkruste „versenkt“ und war dort enormem Druck und Hitze ausgesetzt. Die Spitzen der Quarzkörner verschmolzen (Sinterung) derart massiv miteinander, so dass kaum ein Porenraum vorhanden war. Bei der langsamen Entlastung vom Druck konnten Kristalle nur im rechten Winkel zum Druck wachsen. Das definiert auch die spätere Spaltrichtung. Vorhandene Bindemittel (wie Ton oder Kalk) werden dabei umgewandelt (Glimmer). Das entscheidende Kriterium für Spaltbarkeit ist die Glimmerbildung durch eine einheitliche Druckrichtung während der Regionalmetamorphose. Spaltbare Quarzite sind daher fast immer glimmerreiche Metaquarzite aus tektonisch aktiven Zonen wie dem Skandinavischen Schild oder der Albino Yellow aus Brasilien.
Auffaltung durch den atlantischen Rücken um
Diamantina, dadurch Abbau von unterschiedlich alten Quarziten.
Auch hier unterschiedlich alte Marmore, Serpentinite und Quarzite jetzt an der
Oberfläche.
b) Blockquarzite
Rohtafeln aus Blockquarzit kannte man bis vor wenigen Jahren fast nur in Norddeutschland. Den roten Wasa-Quarzit, der in Älvdaken in Schweden abgebaut wird, fand man kaum im restlichen Deutschland. Statt Druck ist hier die Hitze entscheidend für das Maß der Metamorphose oder „Zementierung“. Blockquarzite unterscheiden sich von den Spaltquarziten schon im Ausgangsmaterial: Blockquarzite sind meist ehemalige Sandvorkommen, die vor allem durch Hitze umgewandelt worden sind. Sie haben meist keine oder sehr wenige Tonminerale in der Ursprungsmasse – deshalb sind sie auch nicht spaltbar. Das ist der geologische Schlüssel: Ohne Ton-/ Lehmanteil im Ausgangssand entsteht bei der Metamorphose kein Glimmer, ohne Glimmer keine natürlichen Trennlagen und somit keine Spaltbarkeit. Das Ergebnis ist ein massiges, richtungsloses Gefüge, also ein Block.
Für die brasilianischen Vorkommen wird als Wärmequelle das Zerbrechen Gondwanas genannt: Durch den Abbruch von Gondwanaland und die Hitze aus der Lavabruchzone – ohne Vermischung mit dem Basalt – verschmolzen die Oberflächen der Quarzkristalle miteinander; Metallerze sorgten für die farbigen Aderungen. Durch den Druck der atlantischen Platte wurden die Vorkommen über Millionen Jahre langsam wieder an die
Oberfläche befördert. Die Quarzite aus Rajasthan sind das Ergebnis vom Aufprall der indischen Insel auf den eurasischen Kontinent. Erst dadurch gelangten sie an die Oberfläche.
Warum ist der Quarzit Mont Blanc „weiß“ und der Lumix und Taj Mahal transluzent?
Der Schmelzpunkt von reinem Quarz liegt bei ~1713 °C. Diese Temperaturen werden in der Regionalmetamorphose nie erreicht – dort herrschen typischerweise 300–700 °C.
Der reale Mechanismus der Transluzenz ist:
1. Vollständige Rekristallisation und Kornvergröberung (nicht Aufschmelzung): Je höher Temperatur und „Wasseranteil“ desto gröber und sauberer wachsen die Quarzkristalle zusammen.
2. Drastische Verkleinerung der Porosität und der lichtstreuenden Grenzflächen: Ein porenfreies, grobkristallines Quarzgefüge ist optisch Lichtdurchlässig (Bergkristall)
3. Extreme chemische Reinheit: Jedes Prozent an Nebenmineralien (Glimmer, Metallerze, Mineralien) blockiert das Licht.
Punkt 3 erklärt auch, warum Taj Mahal nur mäßig transluzent ist: Das metamorphe Gestein besteht zu 90–95 % aus Quarz und enthält 5–10 % Serizit, einen feinblättrigen Glimmer, der polierten Oberflächen einen dezenten seidigen Schimmer verleiht. Serizit „ummantelt“ die Quarzbrocken und ist mit einer Mohshärte von ca. „3“ weicher als der Quartz mit „7“. Daraus resultieren auch die Eigenschaften. Bei der Bearbeitung (polieren, schleifen) werden die Serizitanteile tiefer ausgearbeitet. Das wird dann oft als Riss gedeutet. Bei einer Kantenbearbeitung kann es passieren, dass ein Stück „rausfällt“, wenn man eine „Viertellinse“ erwischt, deren „Haut“ aus Serizit entsteht. Das ist materialtypisch. Eine Wieder-Einklebung ist auch nach dem Merkblatt Küche zugelassen. Auch kleine Metallerzkörner sind typisch.
Es ist genau dieser Serizitanteil, der die Lichtdurchlässigkeit gegenüber fast reinen Sorten wie Lumix dämpft. Geologisch ist er ein präkambrischer Quarzit aus dem Bundesstaat Ceará nahe Fortaleza, der durch metamorphe Umwandlung von quarzreichem Sandstein entstanden ist. Die dichte Verheilung zeigt sich auch messbar: die Wasseraufnahme beträgt nur 0,14 %.
Interessant ist zudem: Taj Mahal ist eigentlich kein einzelner Quarzit aus einem bestimmten Steinbruch, sondern eher eine Familie ästhetisch ähnlicher kristalliner Quarzite aus etwa fünf Steinbrüchen in Ceará, die von verschiedenen Unternehmen unterschiedlich benannt wurden – daher auch die vielen Synonyme wie Matira, Perla Santana, Perla Venata oder Taj Gan.
Ist die grüne Farbe von Quarzit Emerald Green ein Mineral?
Nein, diesmal ein Metall. Der Emerald Green verdankt sein Grün dem Chrom im Glimmermineral Fuchsit – demselben Element, das auch echte Smaragde grün färbt. Er ist damit geologisch ein transluzenter Fuchsit-Metaquarzit: Das reine, dicht rekristallisierte Quarzgefüge liefert die Lichtdurchlässigkeit, der chromhaltige Fuchsit die Farbe. Die braunen und grauen Adern stammen dabei übrigens von einem anderen Element – die dunkleren Flecken sind, wenn vorhanden, Eisenoxid-Einschlüsse. Ein schönes Beispiel dafür, dass die Farbe eines Quarzits fast immer von den Nebengemengeteilen erzählt, während der Quarz selbst nur das farblose, lichtleitende „Trägermaterial" bildet.
Was für ein Gestein ist Patagonia aus Brasilien oder Indien?
Der Vollständigkeit halber: Es gibt bei der Gruppe der Quarzite auch komplexere transluzente Sorten. Bei Patagonia sind transluzente Quarze von Pegmatitkristallen umgeben. Aus dem São-Francisco-Kraton entstandene Pegmatite rissen in Spalten auf, in die Meeressande gelangten; nach erneuter Absenkung rekristallisierte der Sand und bildete mit verschiedenen Erzen die weißgrundige, gebänderte Textur. Das ist dann streng genommen kein reiner Quarzit mehr, sondern ein Quarzit-Pegmatit-Mischgestein.