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Die Kristallgröße in einem magmatischen Gestein steht üblicherweise im Zusammenhang mit der Abkühlrate des magmatischen Systems. Lava, die eruptiert und abkühlt hinterlässt geringe Korngrößen (nm bis µm) in dem neue entstandenen Gestein. In Gesteinen die langsamer abkühlen, beispielsweise Magma, die intrudiert, sind die Mineralkörner gröber (bis zu cm). Das klingt nach einem einfachen Muster: Kristalle benötigen Zeit zu wachsen. Schnelles Abkühlen begrenzt das Wachstum während langsames Abkühlen gröbere Gesteine hervorbringt.
Pegmatite sind plutonische Gesteine mit ungewöhnlich großen Mineralkorngrößen. Eine Kirstallgröße über einem Meter Durchmesser sind bei diesen Gesteinen möglich. Diese Dimensionen passen also nicht in das erwähnte einfache Muster. Hier entstehen große Kristalle entstehen in geologisch sehr geringen Zeiträumen.
Wie es dazu kommen kann haben die Geologen Phelps, Lee und Morton der Universität Californien untersucht. Sie haben dafür die sogenannten Stewart Pegmatit aus der Pala Region in Südkalifornien untersucht. Hierbei handelt es sich um Pegmatite aus der Kreidezeit , die als Gang in plutonischen Gabbros mit dem selben Alter vorkommen.
Spezialisiert haben sich die Wissenschaftler auf die Quarzkristalle innerhalb des Pegmatits und deren Spurenelementprofil. Aluminium als inkompatibles Element und Ge als kompatibles Element in Quarz können hier Auskunft über die Wachstumsrate des Kristalls geben. Die äußeren Bereiche des Pegmatits entstanden zuerst, während das Magma entlang des bereits abgekühlten Gabbros ebenfalls abkühlte. Die inneren Bereiche der Kristalle kühlten erst ab, als der gesamte Kristallisationsprozess begann sind nach innen zu verlagern. Eindringende Fluide und daraus resultierende Dekompressionen beschleunigen zusätzlich das Kristallwachstum. Durch diese Prozesse sind die Quarzkristalle im Stewart Pegmatit innerhalb weniger Stunden gewachsen.
Veröffentlichung: Episodes of fast crystal growth in Pegmatites, Patrick R. Phelps, Cin-Ty A. Lee & Douglas M. Morton. Nature Communication 2020)11:4986 | https://doi.org/10.1038/s41467-020-18806-w
Pia Gaupels
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