Was sind Achate?

Achate bilden sich in Gesteinshohlräumen als deren Auskleidung oder Ausfüllung: Bei (vollständiger) Ausfüllung spricht man von einer Mandel, bei (unvollständiger) Auskleidung von einer Druse. Als Gesteinshohlräume kommen in erster Linie Blasenräume in vulkanischen Gesteinen in Betracht, hier stießen die in der ausströmenden Lava enthaltenden Gase nicht mehr bis zur Oberfläche des Lavastroms durch und konnten nicht entweichen, sondern sie wurden in der erkaltenden Lava eingeschlossen und bildeten darin einen Hohlraum, der sich in einem späteren Prozess mit Achat, Quarz, Calcit oder anderen mineralischen Stoffen füllte. Als vulkanische Gesteine kommen sowohl basische Vulkanite, beispielsweise Basalt, als auch saure Vulkanite, beispielsweise Rhyolith, in Betracht.

Diese Blasenräume in vulkanischen Gesteinen sind die häufigsten Orte, an denen Achate entstehen können, jedoch werden Achate auch in Gängen und Klüften verschiedener Gesteine und auch in Hohlräumen von Sedimenten gebildet. Auch in Fossilien, z. B. in versteinerten Bäumen, in verkieselten Korallen und in Dinosaurierknochen werden Achate beobachtet.

Mit der Frage, wie das Siliziumdioxid-haltige Material in diese Hohlräume eingedrungen ist, haben sich zahlreiche Mineralogen in den letzten 200 Jahren beschäftigt und verschiedene Theorien aufgestellt. Hierbei musste geklärt werden, wie z. B. in einem Basalt, also in einem basischen, Silikat armen Gestein, eine derartige Akkumulation von reinem SiO2 stattfinden konnte. Dabei ist die ursprünglich vorhandene These, dass die SiO2–Akkumulation bereits in der Gesteinsschmelze erfolgt sei und sich im glutflüssigen Magma bereits Tropfen von flüssigem Siliziumdioxid abgeschieden haben sollen, heute als überholt anzusehen, allein schon deshalb, weil Achate auch in Gesteinen zu finden sind, die nie in glutflüssigem Zustand waren (s. o.). Heute wird einhellig die Meinung vertreten, dass Achate im sogenannten sedimentär-diagenetischen Bereich, also bei Temperaturen bis maximal 200 °C, entstanden sind.

Ferner wurde die These vertreten, dass kieselsaure wässrige Lösungen durch sogenannte Infiltrationskanäle in die Gesteinshohlräume eingedrungen sind, ein Achatband an der Hohlraumwandung abgesetzt und danach den Hohlraum wieder verlassen haben. Nach zahlreichen Wiederholungen dieses Prozesses hat sich der Hohlraum allmählich mit Achat gefüllt. Diese sogenannte Infiltrationstheorie setzt den zweifelhaften Transport großer Wassermengen im Gestein voraus und ist deshalb heute nicht mehr anerkannt.

Bei der Suche nach einer Lösung des Achatproblems steht heute eine Theorie im Vordergrund, die von Michael Landmesser am Institut für Edelsteinforschung in Mainz entwickelt worden ist. Landmesser geht davon aus, dass im Gestein neben größeren Hohlräumen ein Netz von feinsten Haarrissen und Kapillaren vorhanden ist, das ständig mit Wasser gefüllt ist und in dem die für die Akkumulation erforderliche Kieselsäure in Form von Monokieselsäure H4SiO4 durch Diffusion transportiert wird. Nach Landmesser spielt also nicht der Transport großer Wassermengen, sondern der Diffusionsprozess der Monokieselsäure die entscheidende Rolle bei der Achatgenese. Die Monokieselsäure-Moleküle reagieren miteinander in einem fortlaufenden Akkumulationsprozess, wobei sich die Moleküle über gemeinsame Sauerstoff-Atome zu Dikieselsäuren, Trikieselsäuren, Tetrakieselsäuren usw. vereinigen, bis schließlich kolloidale Polykieselsäuren entstehen, die sich an den Wänden des Hohlraums aufgrund von Adhäsion niederschlagen und in einem Reifungsprozess (vor allem Abgabe von Wasser) schließlich in festen kryptokristallinen Quarz übergehen. Dieser

Prozess verläuft während langer Zeiträume, in denen sich die äußeren Bedingungen wie Druck, Temperatur, Anwesenheit von Begleitmineralien, beispielsweise Fe3+-Verbindungen, ändern, was zur Entstehung der charakteristischen Achatbänderung führt.