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Donnerstag, 30.03.2017
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Glitzernder Rost der Erde

Oxidationsminerale – Schätze des Bodens

Wer kennt ihn nicht, den Rost. Rotbraun löst er sich pulvrigschuppig von altem Metall. Doch fernab des Tageslichts verrosten tief im Boden auch Minerale – und nehmen zum Teil bizarre Farben an. Die entsprechende Sonderausstellung „Bunter Rost der Erde“ der Mineralogischen Staatssammlung München läuft noch bis Ende Mai 2005.
Wenn auch im Alltag nicht gerne gesehen, so ist Rost wissenschaftlich betrachtet doch ein völlig normales Ergebnis der chemischen Verwitterung. Er bildet sich als Zersetzungsprodukt an feuchter Luft auf Eisen. Bei diesem Prozess, der Oxidation, reagiert der gasförmige Sauerstoff mit dem Eisen und eine Verbindung aus Eisenoxid und Wasser entsteht – das Metall verrostet.

Bunter Rost


Azurit auf Duftit und Bayldonit

Azurit auf Duftit und Bayldonit

Oxidationsreaktionen sind aber nicht nur auf Eisen und Sauerstoff begrenzt. Vielmehr wird für eine Oxidation im weiteren Sinne lediglich ein Reaktionspartner benötigt, der Elektronen abgibt. Diesen Stoff nennt man deshalb auch Elektronendonator. Im Gegenzug heißt der Stoff, der andere Elektronen aufnimmt, Elektronenakzeptor. Dieser grundlegende chemische Prozess wirkt sich auch auf viele natürliche Minerale aus. Beispielsweise entstehen bei der Oxidation von Kupfererzen bunte Sekundärminerale wie grüner Malachit oder blauer Azurit und bei der Oxidation von Blei- und Molybdänerzen der orangerote Wulfenit.

Solche besonders farbenprächtigen Minerale werden noch bis zum 29. Mai 2005 in der Sonderausstellung “Der bunte Rost der Erde” im „Museum Reich der Kristalle“ der Mineralogischen Staatssammlung München – zum Teil erstmals – der Öffentlichkeit vorgestellt. Als Besonderheit ist unter anderem eine künstliche Oxidationszone
in der Ausstellung zu bestaunen, in der permanent Malachit gebildet wird. Ebenso kann der Besucher das Periodensystem der chemischen Elemente selbst “begreifen” oder die besten Fundstellen bayerischer Oxidationsmineralien spielerisch entdecken.


Oxidationszone


Doch wo kommt es nun eigentlich zum „Verrosten“ der Minerale? An der Erdoberfläche kommen sulfidische Erzminerale wie Pyrit und Kupferkies mit sauerstoff- und kohlensäurehaltigem Wasser in Berührung und verwittern. Dabei wird ein Großteil der Metallgehalte gelöst und verschwindet mit dem Wasser in der Tiefe. Zurück bleiben Eisenoxide und Eisenhydroxide, hauptsächlich Limonit. Mit ihm verwachsen oder in seinen Hohlräumen aufgewachsen findet man dann oft die auffällig bunten Oxidationsmineralien.

Gediegen Kupfer

Gediegen Kupfer

Doch die Rostbildung ist nicht nur auf die Erdoberfläche mit seinem reichhaltigen Sauerstoffangebot beschränkt. Vielmehr gibt es auch Bodenschichten, die so genannten Oxidationszonen, in denen der „mineralische Rost“ verstärkt auftritt. Diese Bereiche liegen häufig oberhalb des Grundwasserspiegels von Erzlagerstätten oder erzführenden Gesteinen. Zwischen dieser Oxidationszone und der unveränderten Lagerstätte liegt etwa in der Höhe des Grundwasserspiegels ein Bereich mit besonders metallreichen Mineralien. Beispiele sind Kupferglanz, gediegen Kupfer, Rotkupfererz, Silberglanz und gediegen Silber. Diese Zementationszone bildet den Übergangsbereich zum unverwitterten Gestein.

Schlüsselrolle Sauerstoff


Der Sauerstoff spielt bei der Bildung dieser bunten Schätze der Natur eine Schlüsselrolle und ist heute das häufigste Element auf der Erde. Doch das war nicht immer so, im Gegenteil: Unsere Uratmosphäre wäre sogar für viele der heutigen Organismen und für den Menschen lebensfeindlich gewesen. Sie bestand vermutlich aus den gleichen Gasen, die auch heute von Vulkanen freigesetzt werden, hauptsächlich Wasserdampf, Wasserstoff, Kohlendioxid und Stickstoff. Hingegen wurde der freie Sauerstoff wahrscheinlich erst in größeren Mengen durch Fotosynthese betreibende Cyanobakterien erzeugt. Diese, auch als Blaugrünalgen bezeichneten, Lebewesen setzen die Ausgangsstoffe Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe der Energie des Sonnenlichtes in organische Substanzen um, wobei als Abfallprodukt Sauerstoff freigesetzt wird. Dies ermöglichte nicht nur unser Leben auf der Erde, sondern brachte auch die Farbe in die Welt der Minerale.
(Museum Reich der Kristalle der Mineralogischen Staatssammlung München, 10.05.2005 - AHE)
 
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