Nicht wie Sand am Meer

Von den 5000 Mi­ne­ra­li­en der Er­de sind über die Hälf­te so sel­ten, dass ma­xi­mal fünf Ex­em­pla­re be­kannt sind. Ein US-Geo­lo­ge hat sie nä­her be­trach­tet.

Die Presse am Sonntag - - Wissen - VON JÜR­GEN LANGENBACH

Sil­ber, Gold, edels­tes Gestein? „Ver­ges­sen Sie das, wenn Sie Ih­rer Ge­lieb­ten ei­nen wirk­lich sel­te­nen Ring schen­ken wol­len“, rät Ro­bert Ha­zen: „Ge­ben Sie ihr sar­di­schen Ich­nu­sait!“Von dem wur­de bis­her ein ein­zi­ges Stück ge­fun­den. Ha­zen selbst ist auch so ei­ne Ra­ri­tät: Ein Mi­ne­ra­lo­ge, der sei­nem stei­ni­gen Feld im­mer neue Über­ra­schun­gen ab­ge­winnt. Zu­letzt hat er nach­ge­zeich­net, wann und wie die 5000 Mi­ne­ra­li­en der Er­de im Lauf der 4,5 Mil­li­ar­den Jah­ren ih­rer Ge­schich­te ent­stan­den sind. Den größ­ten Schub gab das Le­ben, vor al­lem in­di­rekt – durch den Sau­er­stoff aus der Fo­to­syn­the­se –, aber auch mit Bio­mi­ne­ra­li­en, Mu­schel­scha­len etc. (sie­he „Pres­se am Sonn­tag“, 17. 5. 2015).

Un­ter den 5000 do­mi­nie­ren we­ni­ger als 100, aus ih­nen be­ste­hen über 99 Vo­lu­mens­pro­zent der Erd­krus­te. Am an­de­ren En­de der Ska­la ran­gie­ren sel- te­ne Mi­ne­ra­li­en. Die ha­ben nichts mit sel­te­nen Er­den oder sel­te­nen Me­tal­len zu tun, die hei­ßen nur so, weil man sie an we­ni­gen Or­ten fin­det oder die Nach­fra­ge ex­trem ist, es gibt sie aber in rau­en Men­gen. Sel­te­ne Mi­ne­ra­li­en hin­ge­gen ma­chen ih­rem Na­men Eh­re, es sind nach Ha­zens prag­ma­ti­scher De­fi­ni­ti­on die, von de­nen ma­xi­mal fünf Ex­em­pla­re be­kannt sind.

Da­zu zäh­len über die Hälf­te al­ler Mi­ne­ra­li­en: 2550. Ha­zen (Car­ne­gie In­sti­tu­ti­on, Wa­shing­ton) hat zu­sam­men mit Jes­se Au­su­b­el (Ro­cke­fel­ler Uni­ver­si­ty, New York) bi­lan­ziert und sys­te­ma­ti­siert (Ame­ri­can Mi­ne­ra­lo­gist 12. 2.). Und er macht den Ein­stieg leicht: „Das Her­stel­len von Mi­ne­ra­li­en kann man sich vor­stel­len wie das Ko­chen in ei­nem Druck­koch­topf, es hängt al­les an drei Va­ria­blen: Tem­pe­ra­tur, Druck und In­gre­di­en­zi­en.“Die be­ste­hen bei Mi­ne­ra­li­en aus 72 che­mi­schen Ele­men­ten, und von de­nen ver­tra­gen sich nicht al­le gut mit­ein­an­der, zu­min­dest nicht un­ter al­len Be­din­gun­gen.

Das ist et­wa so bei Ha­tru­rit, ei­nem Kal­zi­um­si­li­kat (Ca3SiO5). Das be­steht zwar aus drei ex­trem häu­fi­gen Ele­men­ten, Kal­zi­um, Si­li­zi­um und Sau­er­stoff eben. Aber die brau­chen über 1250 Grad Cel­si­us, um sich zu Ha­tru­rit zu­sam­men­zu­tun – und es ge­lingt nur in Ab­we­sen­heit ei­nes vier­ten häu­fi­gen Ele­ments, Alu­mi­ni­um. An­de­re Mi­ne­ra­li­en ent­ste­hen nur un­ter ei­nem Druck, wie es ihn oben auf der Er­de nicht gibt, son­dern erst im un­te­ren Man­tel, die­ser reicht von 600 Ki­lo­me­tern Tie­fe bis 2600 und macht 38 Pro­zent des Vo­lu­mens der Er­de aus.

Man weiß zwar, aus wel­chen Ele­men­ten er be­steht, aus Ma­g­ne­si­u­mund Ei­sen­si­li­ka­ten (Mg,Fe)SiO3. Aber in wel­cher Struk­tur die Ato­me an­ge­ord­net sind – das ist ne­ben der che­mi­schen Kom­po­si­ti­on das zwei­te Merk­mal ei­nes Mi­ne­rals –, wuss­te man lang nicht bzw. nur aus dem La­bor. Dort kann man den nö­ti­gen Druck er­zeu­gen – für die Er­fin­dung der Ap­pa­ra­tu­ren er­hielt der Phy­si­ker Per­cy Bridgman 1946 den No­bel­preis –, und dort hat sich ge­zeigt, wie die Mi­ne­ra­li­en des un­te­ren Erd­man­tels aus­se­hen. Aber was im La­bor pro­du­ziert wird, ist noch kein Mi­ne­ral, das muss sich in der Na­tur zei­gen.

2014 war es so weit: Oli­ver Tschau­ner (Uni­ver­si­ty of Ne­va­da) fand es, auf ei­nem As­te­ro­iden. Das Si­li­zi­um ist in Ok­ta­edern an­ge­ord­net, nicht wie un­ter ge­rin­ge­rem Druck in Te­tra­edern. Das mel­de­te Tschau­ner der Com­mis­si­on on New Mi­ne­rals, No­men­cla­tu­re and Clas­si­fi­ga­ti­on (CNMNC), er schlug auch ei­nen Na­men vor: Bridgma­nit. Die CNMNC, die seit 1959 für Ord­nung im Reich der Gestei­ne sorgt, ord­ne­te das Mi­ne­ral in ihr Sys­tem ein – Spe­ci­men IMA 2014-017 – und sprach Bridgman die Eh­re zu (Sci­ence 346, S. 1100). Bridgma­nit. Bridgma­nit al­so – al­le Mi­ne­ra­li­en en­den auf -it (bzw. im Eng­li­schen auf -ite) –, die­ses Mi­ne­ral zeigt auch das Pro­blem von Ha­zens De­fi­ni­ti­on: Es ist über­haupt nicht sel­ten, ganz im Ge­gen­teil, es füllt 38 Pro­zent der Er­de, aber zu Au­gen ge­kom­men ist eben nur ein ein­zi­ges Stück! Bei an­de­ren liegt die Sa­che kla­rer: Sie sind wirk­lich rar, und vie­le sind es, weil ih­re Be­stand­tei­le es sind: Be­ryl­li­um und An­ti­mon et­wa fin­den nur höchst spo­ra­disch zu Swe­den­bor­git zu­sam­men. Wie­der an­de­re fin­det man schwer, es gibt sie nur an un­zu­gäng­li­chen und/oder ge­fähr­li­chen Stät­ten, Vul­kan­flan­ken etc.

Oder sie könn­ten um­ge­kehrt al­ler­or­ten sein, aber der Auf­merk­sam­keit ent­ge­hen, weil sie so al­ler­welts­mä­ßig aus­se­hen. Sie könn­ten sich et­wa im Sand ver­ber­gen, wer weiß, was al­les in ihm steckt? Er be­steht zwar über­wie­gend aus Si­li­zi­um­di­oxid (Quarz), ist aber nicht durch Che­mie und Kris­tall­struk­tur cha­rak­te­ri­siert, ein­zig die Korn­grö­ße zählt: Al­les zwi­schen 0,063 und zwei Mil­li­me­ter ist Sand. Der lebt nicht ewig – wird zer­rie­ben und fällt aus der Ka­te­go­rie her­aus –, im­mer­hin, bis­her war ge­nug da, um gan­ze Kul­tu­ren auf ihn zu bau­en, mit Mau­ern aus Be­ton, mit Halb­lei­tern aus Si­li­con Val­ley.

Viel­leicht hat der Be­rufs­ver­band deut­scher Geo­wis­sen­schaft­ler des­halb den Sand zum „Gestein des Jah­res 2016“aus­ge­ru­fen, viel­leicht aber auch, weil es ihn längst nicht mehr gibt wie Sand am Meer: Der Sand­hun­ger Du­bais mit sei­nen künst­li­chen In­seln wird par­ti­ell per Schiff aus Aus­tra­li­en ge­sät­tigt, und der Bau­boom in Sin­ga­pur hat Küs­ten und Fluss­bet­ten der pa­zi­fi­schen Re­gi­on so ab­ge­räumt, dass Dut­zen­de In-

Man­che brau­chen ex­tre­me Tem­pe­ra­tur oder Druck, wie es ihn nur tief in der Er­de gibt. Das Le­ben an­de­rer ist nur ein Hauch: Sie zer­fal­len, wenn sie in Licht ge­ra­ten, oder in Tau.

seln In­do­ne­si­ens ver­schwun­den sind, das Land hat den Ex­port ver­bo­ten, Ma­lay­sia und Viet­nam folg­ten, Schwarz­han­del und „Sand-Ma­fi­as“blü­hen.

Aber noch gibt es ihn, und noch könn­ten sel­te­ne Mi­ne­ra­li­en in ihm ste­cken – Ha­zen sagt die Exis­tenz von 1500 nicht ent­deck­ten vor­aus –, man­che al­ler­dings nicht: Sie sind ephe­mer, ihr Le­ben ist nur ein Hauch: Ei­ni­ge zer­fal­len im Son­nen­licht – Ha­zen nennt sie Vam­pi­re des Mi­ne­ra­li­en­reichs –, an­de­re lö­sen sich auf, wenn sie in Re­gen ge­ra­ten, oder auch nur in Tau.

Und ei­nes die­ser Mira­kel ent­steht und ver­geht im­mer wie­der, an ei­nem ein­zi­gen Ort der Er­de, im Mono La­ke in Ka­li­for­ni­en. Das ist ein Salz­see mit ex­trem viel Phos­phor, und wenn un­ter der bren­nen­den Son­ne zu viel Was­ser ver­duns­tet, stei­gen die Ge­hal­te so, dass Bak­te­ri­en auf dem See­bo­den nur über­le­ben, wenn sie et­was aus­schei­den, ein was­ser­hal­ti­ges Phos­phat. Ent­deckt wur­de es 2008 von ei­nem frü­he­ren Stu­den­ten Ha­zens, die­ser nann­te es nach sei­nem Leh­rer – Ha­ze­ni­te –, und der er­klärt das selt­sa­me Ge­schöpf so, dass man es am bes­ten gar nicht über­setzt: „They are ba­si­cal­ly mi­cro­bi­al po­op. People tell me: ,Ha­ze­ni­te hap­pens‘.“

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