Platten im Hornstein

Achate mit waagerechten Streifen, bei Sammlern bekannt als Uruguay-Bänder oder Onyx, sind immer faszinierend und umstritten gewesen. Solche Bildungen sind auch in Hornsteinen zu finden (Abb.1), im Rhynie Chert (Unter-Devon) häufig, in Hornsteinen des Döhlener Beckens (Unter-Perm) seltener. Sie verleiten zu der Annahme, sie seien durch Ablagerung von SiO2 in einem Hohlraum bei wechselndem Wasserstand entstanden. Ungeachtet gegenteiliger Argumente ist diese scheinbar einsichtige Deutung weit verbreitet. Sie lässt sich so leicht widerlegen, dass man sich wundern muss, warum sie immer wieder in wissenschaftlichen Schriften zu finden ist [2,3].

Wenn ein Wasserspiegel an der Bildung beteiligt wäre, müssten die Streifen am Rand nach oben gebogen sein, in einer Kurve, die als Meniskus bekannt ist. Noch überzeugender wird die Argumentation bei millimetergroßen Hohlräumen. Wenn ein solcher Hohlraum mit benetzbarer Wand halb voll Wasser ist, formt das Wasser die Luft zu einer kugelförmigen Blase, d. h. statt eines ebenen Wasserspiegels hat man eine Kugelfläche. Da auch die kleinsten waagerechten Streifen im Chalzedon bis zum Rand völlig gerade sind (Abb.2), können sie nicht an der Flüssigkeitsoberfläche entstanden sein. Aus der Dominanz der Oberflächenspannung über die Schwerkraft bei kleinen Strukturen folgt die Kugelform einer kleine Menge Luft im Wasser. Das wurde in [2] nicht erkannt, wo die Wirkung der Schwerkraft auf die Sedimentation von SiO2 in Pflanzenzellen betrachtet wird, der viel stärkere Effekt der Oberflächenspannung aber nicht.

						Abb.1: Stapel farbiger Schichten in einem Hohlraum
						Abb.2: Schnitte winziger Koniferennadeln mit waagerechten Streifen
						Abb.3: waagerechte Chalzedon-Platte frei tragend in einem Hohlraum

In Wasser gelöstes SiO2 (Kieselsäure) polymerisiert zu molekularen Clustern verschiedener Größe. Große Cluster setzen sich mit einer deutlichen waagerechten Grenze von der übrigen Flüssigkeit ab. Der Bodensatz wird durch Vernetzung zu Gel und durch Kristallisation schließlich zu Chalzedon. Diese Vorgänge können durch die Anwesenheit kleiner Mengen anderer Substanzen und durch veränderliche Parameter wie Temperatur, pH-Wert u.a. beeinflusst werden, so dass sie unterschiedlich schnell und unter wechselnden Bedingungen ablaufen. Deshalb können Aussehen und Mikrostruktur der Streifen sehr unterschiedlich sein (Abb.1), wie es auch von Achatbändern bekannt ist.
Infolge veränderlicher Einflussgrößen kann sich sogar ein Vorgang umkehren, so dass eine abgelagerte Schicht sich gelegentlich wieder auflöst. Wenn die aufgelöste Schicht nicht die oberste ist, gibt es eine Lücke im Stapel der Schichten, die sich möglicherweise nicht wieder schließt. Lücken dieser Art sind nicht selten im Hornstein von Rhynie. Dünne waagerechte Platten in Hohlräumen des Hornsteins lassen sich damit zwanglos erklären (Abb.3).

Es sei hier erwähnt, dass umständliche Erklärungsversuche mittels ein- und ausfließender Flüssigkeiten für den Substanztransport bei der Achatbildung nicht erforderlich sind. Der Transport von SiO2 erfolgt mittels Diffusion durch Wasser, Gel, oder entlang der Korngrenzen kristalliner Phasen.

Waagerechte Streifen und Platten im Hornstein