Hunderte Kilometer unterhalb der Erdkruste, der festen Oberfläche auf der sich unser Leben abspielt, betreibt die Natur ein riesiges Chemielabor. In dieser Tiefe ist es unglaublich heiß und es herrscht ein unfassbarer Druck. Hier verformt sich das Gestein und verflüssigt sich. Hier entstehen über Jahrmillionen Kristalle, Edelsteine und Metalle wie Kupfer, Gold und Silber.

Edelsteine und Mineralien - wie entstehen sie?

Um zu verstehen, wie Mineralien, Edelsteine, Metalle oder Kristalle entstehen und was im Inneren der Erde geschieht, werden im Labor am Bayerischen Geoinstitut in Bayreuth die Prozesse in der Tiefe der Erde nachgestellt. Dazu werden kleinste Kapseln, die nicht größer als ein Streicholz sind, mit Mineralien gefüllt.

Mit Hochdruckapparaturen werden sie bei Temperaturen um 800 Grad Celsius mit einem Druck von bis zu 5.000 Tonnen zusammengepresst. Durch die Schmelze unter diesen Bedingungen kann man Gestein in seine Bestandteile zerlegen und untersuchen, wie viel Kupfer und Gold enthalten ist und was passiert, wenn man die Metalle mit Schwefel oder Chlor anreichert.

Kupfer ist selten, wird aber oft gebraucht

Ob man Edelmetalle fördern kann, hängt zunächst auch von den Prozessen im Erdinneren ab. Beispiel: Kupfer. Im Alltag begegnet es uns vom Centstück bis hin zur Dachrinne. Wegen seiner elektrischen Leitfähigkeit wird es in Computern, Stromleitungen und in der Automobilindustrie genutzt. Aber Kupfer ist in der Erdkruste ein extrem seltener Bestandteil.

So entstehen Kupfer und Gold im Erdinneren

Goldnuggets aus Alaska - ein traditionelles Goldgräberland.

Wo man Kupfer findet, hängt vom Prozess der Gesteinsschmelze im Erdinneren ab: Bei hohem Druck und hoher Temperatur kocht das Gestein zu einer zähen Schmelze, dem sogenannten Magma, zusammen. Dieses Magma enthält Spuren von Wasser, das verdampft. Bestimmte winzige Spurenelemente, wie zum Beispiel Kupfer, werden durch den Dampf und verschiedene chemische Prozesse dem Magma entzogen und lagern sich dann in feinen Rissen und großen Spalten an. Das sind dann die sogenannten "Adern". Auch bei Gold passiert Ähnliches: In Strängen von Quarz lagert sich das Metall in feinen Linsen und großen Nuggets ab. Diese metallenen Schätze liegen in hunderten Kilometern Tiefe. Bevor der Mensch sie erreichen kann, muss die Natur noch einmal helfen.

Wo in Bayern Gold geschürft wird

Auf Hitze und Spurenelemente kommt es an

Welches Metall aus dem Magma herausgelöst wird, hängt unter anderem davon ab, wie heiß es in dem unterirdischen "Schnellkochtopf" ist und welche Spurenelemente, Salze, Kristalle und so weiter noch zu finden sind. Kupfer sammelt sich beispielsweise, wenn gelöstes Kochsalz, Chlorid, mit im Spiel ist. Bei Gold kommt es auf die Schwefelverbindungen im Erdinnern an.

Das Besondere an Silber

In den oberen Bereichen der Erdkruste befindet sich das Silbererz in Erzgängen. Der Silberabbau konnte Anfang des 16. Jahrhunderts als erstes beginnen, da das Metall nicht tief lagerte. Silber befindet sich als Element im Periodensystem unterhalb von Kupfer und oberhalb von Gold. Diese Elemente sind relativ weiche Metalle, man kann sie leicht formen - was bei der Schmuckherstellung genutzt wird -, aber sie haben eine relativ hohe Dichte.

Silber ist ein beliebtes Metall zur Herstellung von Schmuck und Gerät. Weil es nicht so hart ist, lässt es sich leicht eingravieren.

Silber hat eine der höchsten elektrischen Leitfähigkeiten aller Elemente und die höchste thermische Leitfähigkeit aller Metalle. Es reflektiert Licht zu 95,5 Prozent, ebenfalls mehr als alle anderen Metalle, und wird daher bei der Herstellung von Spiegeln verwendet. Da Silber - ähnlich wie Gold - kaum chemische Verbindungen eingeht, ist es ein Edelmetall, allerdings nicht ganz so edel wie Gold und Platin.

So wird aus einem Mineral ein Kristall

Auch die Kristalle bilden sich im Erdinneren: Atome und Moleküle bilden Kristallgitter - sind diese von innen nach außen perfekt, kann auch ein pefektes Kristall wie Pyrit entstehen, bei dem sich Eisen und Schwefel im Verhältnis 1:1 anlagern. So ergibt sich eine perfekte Würfelform, die schon im Kristallgitter angelegt ist.

Damit aus einem Mineral ein Kristall wird, müssen die optimalen Bedingungen für sein Wachstum herrschen. So wird Quarz zum Bergkristall, wenn die entsprechende Temperatur vorherrscht und genügend Platz vorhanden ist. Ist das Quarz, chemisch Siliciumdioxid (SiO2), beengt, bleibt es ein einfacher weißer Klumpen. Hat der Kristallisationskeim aber genügend Raum um sich, formen sich langsam die typischen, bleistiftförmigen Spitzen der Bergkristalle. Chemisch bleibt es ein Quarz, aber aufgrund seines perfekten Äußeren ist es zum Kristall geworden. So ist ein Kristall also nichts anderes, als ein perfekt gewachsenes Mineral.

Ein Edelstein muss hart sein

Die Härte eines Schmucksteins macht ihn zum Edelstein. Dabei geht man entweder von seiner Ritzhärte nach Mohs aus oder von seiner absoluten Schleifhärte. Die Ritzhärte ist nach dem deutschen Mineralogen Friedrich Mohs benannt, der sie einführte. Unter dieser Ritzhärte versteht man den Widerstand, den ein Mineral beim Ritzen mit einem scharfkantigen Gegenstand entgegensetzt. Unterteilt ist die Tabelle von 1 - 10:

Der Diamant ist der härteste Edelstein

Damit ein Schmuckstein Edelstein genannt werden darf, muss er eine Härte von 7 haben. Der Diamant hat eine Härte von 10 und gilt als der härteste. Neben der Härte ist bei einem Edelstein auch wichtig, dass er eine besondere Farbe, Klarheit und einen außergewöhnlichem Glanz aufzuweisen hat. Je seltener er dann zu finden ist, desto teurer wird er.

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