Granat Fe₃Al₂[SiO₄]₃, Mg₃Al₂[SiO₄]₃, Ca₃Al₂[SiO₄]₃ u. a.

Granat ist ein wichtiges gesteinsbildendes Mineral, das vor allem in metamorphen Gesteinen sowie im oberen Erdmantel vorkommt.
Hinter dem Begriff „Granat“ steht eine ganze Gruppe unterschiedlich zusammengesetzter Mischkristalle, von denen die wichtigsten weiter unten vorgestellt werden. Die meisten Granate sind braunrot, rubinrot oder violett, außerdem kommen Granate in blassrosa, gelb, hell- bis dunkelgrün sowie tiefschwarz vor. Von blau abgesehen, können Granate alle Farben aufweisen.
Idiomorphe Kristalle sind meist Rhombendodekaeder, also Zwölfflächner, deren Oberfläche aus 12 gleichen Rhomben zusammengesetzt ist.

Neben solchen schönen Formen kommen viele Granate als gedrungene, rundliche Körner ohne erkennbare Kristallflächen vor. (Der Name Granat kommt, wie auch Granit, vom Wortstamm „granum“ = Korn.) Ihre Größe reicht von einigen Zehntel Millimetern bis tomatengroß, vereinzelt noch darüber.
Alle Granate sind mit einer Härte von 7 nicht ritzbar und haben keine Spaltbarkeit. Die Bruchflächen sind splittrig-uneben und zeigen Glasglanz sowie muscheligen Bruch innerhalb kleinerer Teilflächen.
Der muschelige Bruch ist zusammen mit der hohen Härte, dem Glasglanz und der meist rötlichen Färbung ein zuverlässiges Erkennungsmerkmal für Granate. Unter der Lupe ähneln sie ein wenig Quarz, der aber nicht mit so intensiven Rotfärbungen vorkommt und dessen Bruchflächen viel weniger rissig sind.

Bruchfläche eines großen Granats:


Granate enthalten oft Einschlüsse anderer Minerale (polierter Schnitt).

(Vergrößerung ohne Beschriftung)

Die meisten Granate findet man in metamorphen Gesteinen, in denen sie erst während der Metamorphose gebildet werden. Solche Granate sind Porphyroblasten (Blastos, griechisch für „Spross, Keim“). Sie sind keine Einsprenglinge, denn die gibt es nur in magmatischen Gesteinen.

Zusammensetzung

Granate sind Inselsilikate, in denen je zwei Metalle mit einer SiO₄-Gruppe verbunden sind. Die häufigsten Vertreter sind:
Almandin Fe₃Al₂[SiO₄]₃, ein Eisen-Aluminium-Granat und
Pyrop Mg₃Al₂[SiO₄]₃, ein Magnesium-Aluminium-Granat.

Alle Granate sind Mischformen. Es gibt in der Natur keine reinen Pyrope oder Almandine. Je nach Gesteinschemie und Metamorphosebedingungen sind sie eher pyrop-betont (mehr Pyrop als Almandin) oder almandin-betont (mehr Almandin als Pyrop).

Granate sind wichtige Anzeiger für eine Metamorphose und dürfen bei einer Gesteinsbestimmung nicht übersehen werden. Die häufigsten granathaltigen Gesteine sind Granatamphibolite und Granatgneise.
Granatamphibolite bilden sich bei hohem Druck und hoher Temperatur aus mafischen Gesteinen, also Gabbro oder Basalt. Ein Amphibolit muss mindestens zu 40 % aus Amphibol bestehen. Dazu kommt weißer Plagioklas und (beim Granatamphibolit) Granat in kleinen braunroten oder rotvioletten Körnern. Diese Granate sind nur selten größer als einige Millimeter und meist gleichmäßig im Gestein verteilt.

Typische Granatamphibolite (oben und unten).

Unten: Auch so können Granatamphibolite aussehen, wenngleich so große Kristalle nur selten vorkommen.

Viele Granatamphibolite haben ein richtungsloses und undeformiertes Gefüge, jedoch gibt es auch solche mit deutlicher Foliation. Das Gestein ist trotz so unterschiedlicher Gefüge leicht zu erkennen, sofern man auf den Granat und die vielen tiefschwarzen, lebhaft spiegelnden Amphibole achtet.

Bei sehr oberflächlicher Betrachtung können Granatamphibolite mit Granatgneisen verwechselt werden. Gneise zeichnen sich generell durch stark deformierte Gefüge aus, die reich an Wechsellagen heller und dunkler Minerale sind. Alle Gneise enthalten nennenswerte Anteile an Quarz und Feldspäten und ihr dunkles Mineral ist typischerweise Biotit, untergeordnet auch Amphibol. Granatgneise sehen z. B. so aus:


Der erste Gneis enthält viel rotbraunen Granat und Lagen aus hellem Feldspat sowie Quarz. Im zweiten Gneis sind die Granate leicht violett. In der Vergrößerung ist der spiegelnde Biotit gut erkennbar.
Der Unterschied zwischen „Granatgneis“ und „granatführendem Gneis“ liegt in der Menge des enthaltenen Granats. Bei einem Anteil von unter 5 % spricht man von granatführend und erst bei mehr als 5 % Granat von Granatgneis.

Zwei weitere Beispiele für solche granatführenden Gneise. Diese Gesteine sind weit verbreitet.

(Vergrößerung ohne Beschriftung)      (Vergrößerung ohne Beschriftung)

Oft sind die Granate so groß, dass man sie auch ohne Lupe mühelos erkennt.

(Vergrößerung ohne Beschriftung)      (Vergrößerung ohne Beschriftung)

Einige dieser Gesteine zeigen Spuren beginnender Schmelzbildung. Sie waren so hohen Temperaturen ausgesetzt, dass sich die hellen Minerale verflüssigt und von den dunklen Komponenten getrennt hatten. Anschließend erstarrten sie wieder, nun aber mit einem richtungslosen, magmatischen Gefüge, was man in den hellen Bereichen aus Feldspat und Quarz gut erkennen kann.

Diese undeformierten Partien sind umgeben von dunklen Streifen, die noch nicht aufgeschmolzene Teile des Ausgangsgesteins darstellen. Solche Gesteine mit partieller Schmelzbildung sind migmatitische Gneise. Auch die nächsten Bilder zeigen diesen Gesteinstyp:

Das obere Handstück stammt aus Südwestfinnland, das darunter aus Mittelschweden.

Es gibt noch weitere große Gebiete in Skandinavien, aus denen solche granatführenden Gneise kommen. Sie alle sind aus Sedimenten hervorgegangen. Die Landschaften, aus denen die Gneise kommen, sind alte Ablagerungsbecken. Das typische Alter solcher Gesteine beträgt 1,8 bis 1,9 Mrd. Jahre, wobei das „nur“ das Metamorphosealter ist. Die Sedimente, aus denen sie entstanden, sind natürlich vorher abgelagert worden, und die Gebirge, die diesen Abtragungsschutt lieferten, waren noch älter. Diese Gneise bieten einen Blick weit zurück in die Vergangenheit unseres Planeten.

 

Granat als Anzeiger für Aluminium

Warum gibt es nun in manchen Gneisen Granate und in anderen nicht? Das liegt ausschließlich an der Zusammensetzung des Materials, aus dem die Gneise gebildet wurden.
Wenn Gesteine verwittern, verhalten sich die frei werdenden chemischen Elemente unterschiedlich. Einige sind mobil und verlassen zügig den Ort des Geschehens, andere bleiben an Ort und Stelle. Aluminium ist ausgesprochen immobil. Es bleibt, wo es ist und reichert sich in Sedimenten an. Wenn aus solchen Ablagerungen später neue Gesteine entstehen, muss dieses Aluminium in irgend ein Mineral eingebaut werden. Das ist bevorzugt Granat, ein anderes wäre Muskovit. Deshalb kommt Granat in Gneisen vor, die aus aluminiumhaltigen Sedimenten gebildet wurden. Solche Gneise heißen Paragneise. Die Granate darin sind almandinbetont.
 

Granate in Hochdruckgesteinen

Eingangs hatte ich Granatamphibolite vorgestellt, die unter erheblichem Druck und hohen Temperaturen gebildet werden. Eine weitere Steigerung dieser Metamorphose ist möglich, sofern die betroffenen Gesteine trocken sind. Trocken bedeutet: frei von wasserhaltigen Mineralen. Sind solche im Gestein, so zerfallen sie bei hohem Druck bzw. Temperatur und setzen Wasser frei, das dann wiederum die Aufschmelzung des Gesteins einleitet. Fehlen die wasserhaltigen Minerale wie Biotit oder Amphibol, dann ertragen Gesteine sehr hohen Druck und hohe Temperaturen, ohne zu schmelzen. Granulite und Eklogite sind dafür prominente Beispiele.

Granulite
Typischer Granulit ist fein- bis mittelkörnig, meist sehr hell und enthält neben Feldspäten und Quarz kaum dunkle Minerale, allenfalls etwas Pyroxen und Granat. Der Quarz in Granuliten ist oft, aber nicht immer, plattig verformt.
Eine dunklere Variante mit mehr mafischen Mineralen wird als mafischer Granulit bezeichnet. Die mafischen Granulite aus Südwestschweden, die als Geschiebe in Norddeutschland gefunden werden, enthalten sehr viele und sehr kleine Granate (nächstes Bild).


Im hellen Granulit aus dem sächsischen Granulitgebirge dagegen findet man viel weniger der kleinen braunen Granate.

(Vergrößerung ohne Beschriftung)
 

Eklogit und Blauschiefer

Beide Gesteine entstehen bei sehr hohem Druck, aber in unterschiedlichen Temperaturbereichen. Blauschiefer entsteht bei relativ niedrigen Temperaturen und hohem Druck. Solche Bedingungen findet man vor allem in steil oder schnell abtauchenden Lithosphärenplatten in Subduktionszonen (Hochdruck-Niedrigtemperatur-Metamorphose). Dabei wird der blaue Amphibol Glaukophan gebildet, der für die Gesteinsfarbe und für den Namen verantwortlich ist. Zusätzlich entsteht auch Granat, sofern das Ausgangsgestein ausreichend Aluminium enthielt.

Bei ähnlich hohem Druck, aber viel höheren Temperaturen entsteht Eklogit.

Nach diesem Gestein ist die höchste Metamorphosestufe benannt, die Eklogitfazies. (Hochdruck-Hochtemperatur-Metamorphose)
Dieser Bereich beginnt ungefähr bei einem Druck von 10 kbar (ca. 35 km Tiefe) und Temperaturen oberhalb von 500 Grad. Dann zerfallen die Feldspäte und es setzt ein grundlegender Umbau aller Minerale ein. Aus ehemals mafischen Gesteinen wie Gabbro oder Basalt bildet sich dann Eklogit, der aus zwei Mineralen besteht: Omphacit und Granat.
Eklogite sehen beispielsweise so aus:

Beide Stücke stammen aus Oberfranken. Oben die angewitterte Oberfläche eines Eklogits aus Stammbach. Unten die frische Bruchfläche eines Handstücks aus Silberbach, der Typlokalität von Omphacit.

Eklogite sind an den Granaten, die in eine dunkelgrüne, feinkörnige Grundmasse eingebettet sind, leicht erkennbar. Beide Minerale sind an hohen Druck angepasst und haben eine entsprechend hohe Dichte, was beim Aufheben eines Eklogits sofort auffällt. Es sind besonders schwere Gesteine.
Äußerlich ähnliche Gesteine gibt es allenfalls bei den sehr seltenen Erdmantelgesteinen und unter Umständen bei den noch selteneren Skarnen.
 

Hochdruckpyrop aus dem Dora-Maira-Massiv

An dieser Stelle verlasse ich kurz die üblichen Gesteine der oberen Erdkruste und stelle einen exotischen Granat in einem sehr speziellen Gestein vor: Coesitführender Pyrop aus einem Weißschiefer des Dora-Maira-Gebietes (Piemont, Italien).

Dieser fast farblose Granat ist mit einem Pyropgehalt von über 95 % nahezu rein.
Das wirklich bemerkenswerte aber ist, dass er aus einer Tiefe von über 100 km stammt. Gesteine aus solchen Regionen schaffen es nur sehr selten wieder zurück an die Oberfläche.
Außerdem stecken in diesem Granat zwei seltene Minerale. Zum einen ist das Coesit, eine Hochdruckmodifikation von Quarz. Coesit ist an der Erdoberfläche nicht stabil und kommt sonst in Gesteinen vor, die beim Einschlag von großen Meteoriten kurzzeitig extremem Druck ausgesetzt sind. Dass der Coesit noch existiert, ist nur der Panzerung durch den umschließenden Granat zu verdanken. Beim Aufstieg bildet sich Coesit wieder zurück in normalen Quarz und dabei nimmt sein Volumen zu. Als Folge davon sprengt der Coesit den umhüllenden Granat auf. (Das ist allerdings nur im Dünnschliff erkennbar.)
Neben Coesit fand man in diesen Pyropen zum ersten Mal das Mineral Ellenbergerit. Die beiden Nahaufnahmen zeigen den fast farblosen Pyrop mit violettem Ellenbergerit.

Dieser Pyrop illustriert auch, dass ein ganz reiner Granat farblos wäre. Es sind die Verunreinigungen, die für die Farben der Granate verantwortlich sind.
Der die Pyrope umgebende Weißschiefer ist ein Gemisch aus Disthen, Talk, Phengit und Quarz. Dieser Weißschiefer ist hier nicht abgebildet, das Bild zeigt nur den herausgelösten Pyrop mit über 8 cm Breite.

Granate in Erdmantelgesteinen

Granat ist zwar ein typischer Anzeiger für metamorphe Gesteine, kommt aber auch im oberen Erdmantel vor. Allerdings braucht es besondere Umstände, um von dort Gesteine wieder an die Oberfläche zu bringen. Eine Möglichkeit ist, dass bei der Kollision von lithosphärischen Platten kleinere Gesteinsverbände nach oben aufgeschoben werden, statt, wie üblich, nach unten subduziert zu werden. Das Dora-Maira-Massiv ist dafür ein Beispiel.
Gesteine mit ähnlicher Vorgeschichte gibt es auch in Sachsen. Das folgende Handstück stammt aus Zöblitz in Sachsen. Ein sehr ähnliches Gestein gibt es auch am Rubinberg, ebenfalls in Sachsen.

Dieser Granatserpentinit bestand ursprünglich aus Olivin und Granat, war also ein granatführender Peridotit. Der Olivin wurde inzwischen in grünlich-schwarzen Serpentin umgewandelt, in dem die noch gut erhaltenen Granate stecken.
Die Granate sind nicht immer so gut erhalten. An einigen Stellen ist in Zöblitz der Granat völlig zersetzt und durch ein blättriges Mineralgemisch ersetzt, das als
Kelyphit bezeichnet wird.

Kelyphit ist ein Gemisch aus Klinopyroxen und Spinell.
Unten: Vom Granat ist nichts mehr übrig.

Neben tektonischen Prozessen gibt es eine weitere Möglichkeit, wie Gesteine aus großer Tiefe an die Oberfläche kommen können. Schnell aufsteigende Magmen sind in der Lage, auch größere Gesteinsbruchstücke bis zur Oberfläche zu transportieren. Schnell heißt hier wirklich schnell, denn eine Schmelze, die kiloschwere Fragmente mit sich trägt, muss schneller aufsteigen, als die Einschlüsse in ihr absinken können. Außerdem darf der Vorgang nicht beliebig lange dauern, denn sonst würden die Einschlüsse durch die Hitze schmelzen. Die im Abschnitt über Olivin gezeigten Peridote („Olivinknollen“) sind solche von Basalt mitgerissenen Erdmantelgesteine. Allerdings stammen sie „nur“ aus Tiefen von etwa 20 - 50 km, erkennbar am Spinell, denn dieser ist nur bis zu einer Tiefe von etwa 50 - 60 km stabil. In größerer Tiefe tritt Granat an seine Stelle. Granatführende Peridotite stammen also aus noch größerer Tiefe und sind entsprechend selten.
Die folgende Probe stammt aus einem Diamantbergwerk in Südafrika. Das abgebaute Muttergestein dort ist Kimberlit, der aus besonders großer Tiefe kommt. In diesen Kimberliten findet man gelegentlich Peridotitfragmente. Im linken Bild ist der Kimberlit mit dem oben angeschnittenen Peridotit zu sehen. Rechts die Nahaufnahme des Granatperidotits.

Neben den intensiv violetten Granaten fällt wiederum der grüne Chromdiopsid auf, dazu blassgelber Olivin, der beide umgibt.
 

Granat in Skarn

Skarne sind seltene Gesteine. Sie entstehen, stark vereinfacht, wenn Kalk oder Dolomit mit den heißen Lösungen eines aufsteigenden Magmas in Berührung kommt. Bei dieser Reaktion werden viele neue Minerale gebildet wie Granat, Epidot, Magnetit, Klinopyroxene (Diopsid-Hedenbergit), Tremolit, Wollastonit und Quarz. Hinzu kommen unterschiedliche Erze in oft abbauwürdigen Mengen. Viele historische Bergwerke wurden in Skarnlagerstätten angelegt. Wer sich für diesen Gesteinstyp interessiert, sollte die Halden alter Bergwerke ins Auge fassen.

Der linke Skarn enthält neben weißem Quarz und gelbgrünem Epidot (Bildmitte) grünen Pyroxen und dunkelbraunen Granat (Mitte, oben). Typisch für Skarne ist das abwechslungsreiche Nebeneinander verschiedener Minerale. Diese Gesteine sind überaus heterogen strukturiert und oft regelrecht bunt. Selbst im Anstehenden ist es kaum möglich, zwei gleich aussehende Handstücke herzustellen.
Im rechten Bild dominiert dunkelgrüner Klinopyroxen (Diopsid-Hedenbergit), der durch einen braunen Saum aus Granat von hellem Quarz getrennt ist.

Bei der Skarnbildung kann der ursprüngliche Kalk bzw. Dolomit vollständig durch neue Minerale ersetzt werden. Dabei entstehen auch Granat-Pyroxen-Gesteine:

Beide Handstücke hier bestehen praktisch vollständig aus grünem Pyroxen und rotbraunem Granat. Solche Pyroxen-Granat-Skarne fallen vor allem durch ihre hohe Dichte auf. Außerdem sind sie extrem zäh und nur mühsam zu bearbeiten. Findet man sie als Geschiebe, ist eine Bestimmung von Hand anspruchsvoll. Vor allem dann, wenn die Minerale allesamt klein und eng miteinander verzahnt sind. Eine Laboruntersuchung für abschließende Klarheit ist dann angeraten.
Skarne aber, die neben Granat und Pyroxen noch Reste des ursprünglichen Kalks enthalten, sind an letzterem sehr viel leichter erkennbar.

Da so ein Skarn aus einem Kalk hervorgeht, wird Kalzium in die Granate eingebaut. Diese gehören deshalb zur Grossular-Andradit Reihe:
Grossular: Ca₃Al₂[SiO₄]₃,ein Kalzium-Aluminium-Granat, und
Andradit: Ca₃Fe₂[SiO₄]₃, ein Kalzium-Eisen-Granat.

Grossulare können hellgrün bis gelbgrün, braun oder auch rotgelb gefärbt sein.
Andradite dagegen sind wegen des Eisengehalts dunkler, meist braun bis schwarz. Die beiden oben gezeigten Granate stammen aus Skarnlagerstätten und werden deshalb überwiegend Grossulare sein, können aber durchaus Andraditanteile enthalten. (Eine präzise Aussage erforderte auch hier eine Laboruntersuchung.)

Granat in magmatischen Gesteinen

Als erstes Beispiel für magmatischen Granat zeige ich einen schwarzen Andradit, der aus einem Alkaligesteinskomplex stammt. Das zweite, blassrötliche Mineral in diesem Handstück ist Nephelin. Im Ausschnitt ist die fehlende Spaltbarkeit beider Minerale schön erkennbar. Alle Oberflächen sind uneben-rau, der Granat glänzt zusätzlich.

Auch in Graniten kommt Granat vor, wenn auch ziemlich selten. Ein Beispiel ist der Perniö-Granit aus dem Südwesten Finnlands. Dieser Granit enthält über weite Strecken kleine, rötliche Granate, die an ihrer Farbe und dem muschelig-unebenen Bruch mit Glasglanz leicht zu erkennen sind.
Die Bruchflächen dieser Granate ähneln durchaus denen von Quarz. Dieser aber kommt nie mit so kräftig roter Färbung vor, die sich immer auch durch das ganze Mineralkorn zieht. Außerdem sind die zum Granit gehörenden Quarze viel größer als die Granate und um ein Vielfaches häufiger.
(Weiße Pfeile zeigen auf Quarz, rote auf Granat. Das fleischfarbene Mineral ist Alkalifeldspat, das Rötlichbraune ist Plagioklas.)

(Vergrößerung ohne Beschriftung)

Der Schnitt (unten) zeigt die Größenverhältnisse von Granat und Quarz.

(Vergrößerung ohne Beschriftung)

Granat am Strand

Nach so vielen exotischen Gesteinen jetzt aber zurück zum Granat für Jedermann.
An den Stränden der Ost- und Nordsee bleiben bei der Verwitterung der Strandsteine die besonders widerstandsfähigen Minerale übrig. Eines davon ist Granat, der zusammen mit schwarzem Magnetit dunkle Sande bildet. Solche schwarzen oder rotbraunen Sande sind Anreicherungen von Schwermineralen, die durch den Wellenschlag vom leichteren Quarzsand getrennt wurden. (Mehr dazu beim Magnetit.)
Wenn so ein Sand viel Granat enthält, hat er eine rotbraune Farbe.

(Vergrößerung ohne Beschriftung)

Macht man sich die Mühe und entfernt mit einem Magneten den schwarzen Magnetit, erhält man eine sehenswerte Sammlung verschieden gefärbter Granate. Allesamt zwar klein, aber prächtig anzusehen.
(Die übrig bleibenden schwarzen Körner bestehen überwiegend aus Ilmenit, der kaum auf einen Magneten reagiert.)

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