Geologische Untersuchungen geben Aufschluss über das Entstehungsgeheimnis der Amethystgeoden Uruguays

Amethyst ist eine violette Quarzsorte, die seit vielen Jahrhunderten als Edelstein verwendet wird und eine wichtige wirtschaftliche Ressource im Norden Uruguays darstellt. Geoden sind hohle Felsformationen, in deren Inneren sich oft Quarzkristalle wie Amethyst befinden.

In Uruguay wurden Amethyst-Geoden in erkalteten Lavaströmen gefunden, die aus dem ursprünglichen Auseinanderbrechen des Superkontinents Gondwana vor etwa 134 Millionen Jahren stammen. Ihre Entstehung blieb jedoch ein Rätsel. Ein Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen hat dies nun mit modernsten Techniken untersucht. Die Forscher fanden heraus, dass sich die Amethystgeoden bei unerwartet niedrigen Kristallisationstemperaturen von nur 15 bis 60 °C bildeten.

Zusammen mit ihren anderen Ergebnissen konnten die Forscher ein neues Modell zur Erklärung ihrer Entstehung vorschlagen. Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Mineralium Deposita.

Amethyst wird seit über 150 Jahren im Distrikt Los Catalanes in Uruguay abgebaut, wo auch die Forschung durchgeführt wurde. Dieses Gebiet ist bekannt für die tiefviolette Farbe und die hohe Qualität seiner Edelsteine ​​sowie für seine prächtigen Riesengeoden, die manchmal über 5 m hoch sind. Die Vorkommen hier wurden als eine der 100 bedeutendsten geologischen Stätten der Welt anerkannt, was ihren wissenschaftlichen und natürlichen Wert unterstreicht.

Das begrenzte Wissen darüber, wie diese Geoden entstanden sind, macht es jedoch schwierig, sie zu lokalisieren, da man sich weitgehend auf die Erfahrung der Bergleute verlässt. Um dieses Problem anzugehen, führten Forscher umfangreiche geologische Untersuchungen in mehr als 30 aktiven Minen durch und analysierten Geodenmineralien, in Geoden enthaltenes Wasser und Grundwasser. Mithilfe fortschrittlicher Techniken wie der keimbildungsunterstützten Mikrothermometrie des anfänglichen einphasigen Flüssigkeitseinschlusses und der Dreifach-Sauerstoffisotopen-Geochemie gewann das Team neue Erkenntnisse darüber, wie diese wertvollen Geoden entstanden.

Die Forscher stellten nicht nur fest, dass sich die Amethystgeoden bei unerwartet niedrigen Kristallisationstemperaturen bildeten, sondern zeigten auch, dass die mineralisierenden Flüssigkeiten einen geringen Salzgehalt und einen Anteil an Isotopen aufwiesen, der mit Wasser aus dem natürlichen Wetterzyklus übereinstimmte, das wahrscheinlich aus gespeichertem Grundwasser stammte nahegelegene Felsen.

„Die Präzision und Genauigkeit dieser neuen Techniken ermöglichte es uns, die Temperatur und Zusammensetzung der mineralisierenden Flüssigkeiten zuverlässig abzuschätzen“, sagte Fiorella Arduin Rode, Hauptautorin und Ph.D. wissenschaftlicher Mitarbeiter am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen. „Unsere Ergebnisse stützen die Annahme, dass diese Amethyste bei niedrigen Temperaturen aus grundwasserähnlichen Flüssigkeiten kristallisierten.“

Die Studie schlägt ein Modell vor, bei dem Mineralphasen wie Amethyst in vulkanischen Hohlräumen in einem dunklen Gestein namens Basalt kristallisieren, beeinflusst durch regionale Temperaturschwankungen in der Erdkruste.

Arduin Rode fügt hinzu: „Das Verständnis der Bedingungen für die Amethystbildung – wie Temperatur und Zusammensetzung der mineralisierenden Flüssigkeit sowie der Kieselsäurequelle, den Zeitpunkt der Mineralisierung und ihre Beziehung zu den Wirtsgesteinen – ist entscheidend für die Aufklärung des Prozesses.“ Dies könnte die Explorationstechniken erheblich verbessern und in Zukunft zu nachhaltigen Bergbaustrategien führen.