Warum haben Steine bunte Farben?

Mikroskopische Verunreinigungen und atomare Struktur entscheiden.

Wer am Kieselstrand sitzt, bewundert die vielen Farben der kleinen Steinchen. Die meisten sind grau, manche aber rot oder grün. Woher kommen die unterschiedlichen Farbtöne?

„Es ist bei jedem Mineral anders“, sagt Christian Lengauer vom Institut für Mineralogie und Kristallographie der Uni Wien. Ein Mineral ist eine eigenständige chemische Substanz, die kristallin ist. Gestein besteht hingegen aus mehreren Mineralien. Prinzipiell gilt, dass Kiesel an einem Strand oder Bach aus dem Gestein besteht, aus dem im Hinterland die Berge sind. Daher führen Flüsse in den Kalkalpen Steine aus Kalk, während Donauschotter zumeist aus Quarz besteht. „Quarz selbst ist farblos, wie man beim Bergkristall sieht. Doch durch mikroskopische Einschlüsse erscheint Quarz meist weiß“, sagt Lengauer. Auch Milch erscheint aus dem gleichen Prinzip weiß: durch Fettemulsion in wässriger Lösung. „Nur dass bei Quarz die Flüssigkeitseinschlüsse eben vor hundert Millionen oder zigtausend Jahren entstanden sind.“

Andere Farben deuten auf Verunreinigung des Minerals hin: „Wenn Kiesel rot ist, gab es bei der Entstehung mikroskopische Verunreinigung mit Eisenoxid.“ Eisen in anderer Form kann auch zu grüner Farbe führen. Mineralien haben aber auch Eigenfarbe, wenn es zu Störungen im atomaren Aufbau kommt: Diamanten, zwischen deren Kohlenstoff-Atome Bor-Atome stecken, erscheinen blau. „Ein Amethyst ist violett, weil im Quarz statt Silizium Eisen eingebaut ist.“ Auch Interferenzen führen zu Farbeffekten: Ein Opal schillert wegen Überlagerungseffekten kleinster Struktur-Kügelchen so wie ein Ölfleck auf Wasser. Dass Mineralogie heutzutage quasi die Materialwissenschaft der natürlich Substanzen ist, zeigt u.a. das Beispiel Quarz: Das natürlich vorkommende Mineral wird heute großtechnisch produziert und ist ein unverzichtbarer Taktgeber in Uhren, Handys, GPS und vielen mehr.

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("Die Presse", Print-Ausgabe, 04.07.2015)

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