Erde & Umwelt

Faszination Quarz

Riesige Bergkristalle ausgestellt in der Gotthardfestung. Bild: Sasso San Gottardo / Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Die Alpen verbergen faszinierende Gebilde, die jedes Strahler-, Kinder- und Sammlerherz höherschlagen lassen. Quarzkristalle sind die in den Alpen am häufigsten vorkommende Kristallart. Ein Prachtexemplar von aussergewöhnlicher Transparenz, Glanz und Grösse kann man in der Gotthardfestung bewundern. Die höchste Spitze der dort ausgestellten Bergkristallgruppe misst einen Meter! Zu gross für einen Talisman.

Mit Amethyst-Kristallen ausgekleidete Geode. Bild: MoRDi CuaC / Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Entstehung

Quarz gehört zu den häufigsten Mineralen (Synonym: Mineralien) der Erdkruste und besteht aus Siliziumdioxid (SiO2). Wenn genug Raum und ausreichend Material für das Wachstum zur Verfügung stehen, bilden Quarz und andere Minerale ihre Idealform aus – einen Kristall. Dies geschieht im Erdinnern bei hohen Temperaturen und/oder hohem Druck. Quarzkristalle wachsen in heissen wässrigen Lösungen von Orthokieselsäure (H4SiO4) bei Temperaturen zwischen 100 und 400 °C. Kühlt die Lösung ab oder sinkt der Druck, wird sie gesättigt. Das heisst, sie kann keine weiteren H4SiO4-Moleküle aufnehmen. Diese Moleküle lagern sich dann an Quarzkörnern im benachbarten Gestein ab und setzen dabei Wasser frei. So wachsen die sechseckigen SiO2-Kristalle mit ihren bleistiftähnlichen Spitzen langsam in die Lösung hinein.

Dieser Prozess erstreckt sich übrigens über Hunderttausende oder sogar Millionen von Jahren. Besonders schöne, sammelwürdige Quarzkristalle bilden sich oft in Klüften oder kleiden Geoden aus – natürliche Hohlräume im Gestein.

Varianten 

Die häufigste Variante des Quarzkristalls in den Alpen ist der farblose Bergkristall, der völlig durchsichtig ist oder milchige Einschlüsse beziehungsweise Luftblasen enthalten kann. Obwohl er an Glas erinnert, unterscheidet er sich deutlich davon. Glas besteht zwar zum grossen Teil aus Quarzsand, hat aber eine amorphe Struktur. Das bedeutet, die Atome sind zufällig und unregelmässig angeordnet. Im Gegensatz dazu sind die Atome im Bergkristall in einem regelmässigen Gitter angeordnet. Bergkristall ist ausserdem härter als Glas. 

Weitere Quarzvarianten, die durch Einschluss farbiger Minerale oder Einwirkung von ionisierender Strahlung entstehen, sind der rauchfarbene Rauchquarz, der violette Amethyst, der gelbe bis orangebraune Citrin oder der rosa Rosenquarz. 

Vorkommen und Verwendung 

Bergkristalle zu finden ist eine Kunst, die nicht nur Erfahrung, Ausdauer, Glück, sondern in vielen Kantonen auch ein Strahlerpatent erfordert. Die Suche nach Quarzadern an exponierten Stellen im Gestein und das Bergen der Fundstücke aus engen Klüften kann unter anderem wegen Stein- oder Eisschlag gefährlich werden. Es ist auch harte Arbeit. Strahlerinnen und Strahler sind zum Teil tagelang in den Bergen unterwegs, bearbeiten mit Hammer und Meissel hartes Gestein, schlüpfen in enge Gesteinspalten und verharren dort über Stunden in höchst unbequemen Positionen, weiterhin auf Gestein einschlagend, um die ersehnten Schätze freizulegen. Die Funde reichen von kleinen, unscheinbaren Splittern bis hin zu mehreren Kilogramm schweren Gesteinsbrocken mit ausgedehnten Kristallgruppen.

In den Alpen werden Quarzkristalle nur noch für Mineraliensammlungen gesammelt. Quarz wird aber in anderen Regionen der Welt, wie Brasilien, den USA oder China in Quarzminen abgebaut. Neben seiner Verwendung als Schmuckstein ist Quarz ein wichtiger Rohstoff. Quarzsand, der aus Sandgruben gewonnen wird, wird als Zuschlagstoff für Porzellan, Beton und die Glasproduktion verwendet. In der Elektroindustrie sind vor allem synthetisch erzeugte Quarzkristalle unverzichtbar.

Schneeflocke unter dem Mikroskop. Bild: Janek Lass / Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Kristalle im Alltag 

Man muss nicht in die Alpen reisen, um Kristalle zu entdecken. Jeden Tag nehmen wir Unmengen davon zu uns: Hast du dir Salz und Zucker schon einmal unter der Lupe angesehen?  

Kochsalz (Natriumchlorid, NaCl) besteht aus winzigen, würfelförmigen Kristallen. Diese Form entsteht durch die regelmässige Anordnung der Natrium- und Chloridionen in einem kubischen Kristallgitter. Salz kristallisiert in Verdunstungsbecken aus Meerwasser oder in unterirdischen Salzlagerstätten. 

Zucker (Saccharose, C12H22O11) bildet im Gegensatz zu Salz längliche, leicht kantige Kristalle. Diese Struktur ist auf die komplexere Molekülform der Saccharose zurückzuführen. Zuckerkristalle entstehen, wenn gesättigte Zuckerlösungen langsam abkühlen und sich überschüssige Saccharose zu festen Kristallen zusammenschliesst – etwa bei der Herstellung von Zucker aus Zuckerrüben. 

Die wohl schönsten Kristalle fallen direkt vom Himmel: Schneeflocken – filigrane Eiskristalle aus gefrorenem Wasser, in dem sich H2O-Moleküle in einzigartigen, symmetrischen Mustern anordnen. Die Form einer Schneeflocke hängt von Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab: Während bei Temperaturen um -2 °C eher einfache Plättchen entstehen, bilden sich bei unter -12 °C die bekannten filigranen, sternförmigen Strukturen.  

Weitere Kristalle im Alltag 

Neben Salz, Zucker und Schnee begegnen wir im Alltag vielen weiteren Kristallen: 

  • Edelsteine wie Diamanten, Rubine oder Saphire sind kristallisierte Minerale mit besonderen optischen und physikalischen Eigenschaften. 
  • Metallkristalle bilden die Grundlage vieler industrieller Materialien, etwa bei der Stahlproduktion. 
  • Harnsäurekristalle können sich im menschlichen Körper ansammeln und Gicht verursachen. 
  • Halbleiterkristalle wie Silizium sind unverzichtbar für die moderne Elektronik. 

Kristalle sind also nicht nur schöne Naturphänomene, sondern auch entscheidend für viele alltägliche Prozesse – von der Ernährung bis zur Hochtechnologie.

Mit dem folgenden Experiment kannst du selbst Kristalle züchten, ohne Jahrmillionen darauf warten zu müssen.  

Bunte Geoden

Erstellt: 16.07.2025
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