Wie entstehen die Farben der Heilsteine?

Farbliche Spurensuche - alles schwingt

Die heutige Wissenschaft weiss schon lange, dass alles was wir sehen, anfassen, hören und mit unseren Sinnen erfassen und wahrnehmen können, aus Energieschwingungen, Wellen oder Frequenzen besteht. Selbst die feste Materie, die sich für unsere Sinne regungslos und „tot” zeigt, besitzt ihre ganz eigene sehr langsame Schwingung. So bekommen wir den Eindruck, dass sich gar nichts bewegt.

Die „farbige” Sonne

Allein das reine Sonnenlicht macht es möglich, dass wir farbliche Eindrücke auf dieser Welt sammeln können. Ohne diese Lichtquelle, die alle „Spektralfarben” eines Regenbogens in sich birgt, wäre unser Planet für uns ziemlich grau. Bei der Farbwahrnehmung arbeiten unsere Augen und das Gehirn als Verarbeitungsstation des optischen Reizes eng zusammen. Allerdings ist diese Interpretation von Lichtfarben je nach Spezies unterschiedlich, so können Menschen im Gegensatz zu Bienen ultraviolettes Licht nicht als farblichen Eindruck erkennen. Unsere Augen sind für diese Wellenlänge nicht gemacht, somit bleibt für uns diese „Farbe” unsichtbar.

Absorption und Reflexion von Licht

Die Farbe einer greifbaren Materie zeigt eine ganz bestimmte Lichtschwingung, die durch Reflexion unser Auge erreicht. Grundsätzlich sind um uns her alle Spektralfarben des weiß erscheinenden Sonnenlichts vorhanden, denn alle Lichtfarben zusammen genommen ergeben Weiß (subtraktive Farbmischung). Erst wenn Materie den Lichtstrahl aufhält, wird das reine Licht in seine Bestandteile gespaltet. Ein Teil des Lichts wird vom Körper verschluckt (absorbiert) und ein anderer Teil zum Auge zurückgeworfen (reflektiert). Die Beschaffenheit der getroffenen Materie entscheidet, welcher Lichtanteil einen Farbeindruck hinterlässt.

Subtraktive und additive Farbmischung

In der Natur zeigt sich die Aufspaltung des weißen Sonnenlichts wunderschön in einem bunten Regenbogen, bei dem die Wassertropfen des Regens wie ein Prisma die Strahlen in alle Farben zerlegen (subtraktive Farbmischung). Dieses Naturphänomen galt lange als göttliches Wunder, bis man die physikalischen Gegebenheiten dahinter erkennen und nachweisen konnte.

Weißes Licht besteht somit aus den Primärfarben Magenta (Rot), Cyan (Blau) und Gelb, die je nach optischem Filter alle anderen Farbeindrücke in ihrer gemischten Form hinterlassen. Diese „Subtraktive Farbmischung”, bei der ein weißer Lichtstrahl durch ein Prisma in seine Bestandteile zerlegt wird, steht im Gegensatz zur „Additiven Farbmischung”. Hier legt man verschiedenfarbiges Licht (z. B. Scheinwerfer mit rotem, grünem oder blauem Lichtstrahl) übereinander und erhält so die gewünschte Mischfarbe. Alle drei Lichtfarben als Scheinwerferspot übereinander ergeben schließlich wieder das völlig weiße Licht.

Eine „Pigmentäre Farbmischung” hingegen bildet aus den Farbpigmenten aller Grundfarben (Rot-Blau-Gelb) einen schmutzigen Graubraun-Ton. Diese Mischung kennt jedes Kind aus dem Kunstunterricht, wenn der Wasserfarben-Kasten durch heftiges „Durcheinandermischen” mit dem Pinsel nur noch dreckige Mischtöne zeigt.

Rot-Reflexion als Beispiel

Die Farbe „Rot” entsteht, wenn beispielsweise ein Objekt durch seine Beschaffenheit das reine, weiße Sonnenlicht mit allen enthaltenen Spektralfarben absorbiert (verschluckt), außer einer bestimmten Wellenlänge. In diesem Beispiel würde nur die Lichtschwingung von der Oberfläche des Körpers zu unserem Auge zurückgeworfen (reflektiert), die einen roten Eindruck in unserem Gehirn hinterlässt. Unsere optische Wahrnehmung (Auge-Gehirn) lässt dieses Objekt rot erscheinen, sodass von den Spektralfarben Rot-Orange-Gelb-Grün-Blau-Violett nur die Rot-Frequenz übrig bleibt, während alle anderen Farben des Regenbogens durch Absorption unsichtbar bleiben. Das Gehirn ist dabei der entscheidende Sinnesverwerter, der den Eindruck einer Rotschwingung an uns weiter meldet.

Falls unsere Rezeptoren in unserem Sehorgan einwandfrei funktionieren!

Rot oder Grün?

Bei einer angeborenen, genetischen „Rot-Grün-Blindheit” beispielsweise, die auf dem männlichen Gen weitervererbt werden kann, werden Rot- und Grüntöne als verschiedene Grautöne identifiziert. Da die Betroffenen keinen Vergleich haben und deshalb oft gar nichts von ihrer Sehschwäche wissen, kann man mit einem entsprechenden Sehtest diese „Blindheit” leicht feststellen. Dieses Beispiel zeigt wie subjektiv das Farbsehen und Farbempfinden tatsächlich ist. Manche Naturvölker können beispielsweise viele verschiedene Grünnuancen wahrnehmen und bezeichnen, die ungeübten Augen verborgen bleiben.

Rubin ist rot - Saphir ist blau

Je nachdem welche Lichtwellen ein Mineral absorbiert und reflektiert, entstehen Farbeindrücke, die allerdings vom jeweiligen Sensor (Auge) und verarbeitenden Zentrum (Gehirn) abhängen. Für uns erscheint ein Rubin in Rot und ein Saphir in Blau, da ihre reflektierte Farbfrequenz dementsprechend unterschiedlich ist. Chemisch gesehen gehören zwar beide Edelsteine zur Mineralklasse der Oxide und in die Korund-Familie, doch die Anwesenheit verschiedener Fremdstoffe wirkt sich unterschiedlich auf die Absorption und Reflexion der Farbschwingungen aus.

Ein verhältnismäßig hoher Chromanteil ist beispielsweise für die Farbe des roten Korunds (Rubin) verantwortlich, denn in reiner Form, ohne verunreinigende Fremdstoffe erscheint Korund nämlich farblos. Chrom lässt somit keine Absorption von roten Lichtwellen zu und so wird für uns das berühmte Feuer eines Rubins sichtbar. Wenn ein Korund allerdings Spuren von Titan aufweist, verändern sich die Bedingungen. Jetzt wird die rote Frequenz gut absorbiert und die Blauschwingung trifft als Reflexion unser Auge, sodass dieser Korund als blauer Saphir erscheint.

Gelber und grüner Saphir

Eisenspuren im Korund führen übrigens zur Absorption von roten und blauen Lichtwellen, sodass gelbe Saphire entstehen, während die Einlagerung von Vanadium grüne Saphire hervorbringen. Hier wird die Absorption von gelben und blauen Lichtfrequenzen „verweigert”, die sich dann in ihrer Reflexion für uns als die sekundäre Mischfarbe „Grün” zeigen.

Primäre und sekundäre Farben

Rote, blaue und gelbe Heilsteine zeigen jeweils eine der drei Primärfarben (Grundfarben) aus denen sich alle anderen Farbnuancen durch Mischung ergeben. Somit entsteht aus den beiden reinen Grundfarben „Rot” und „Blau” in einer additiven Lichtfarbmischung die Sekundärfarbe „Violett”, die je nach Farbverteilung in einer „Pigmentären Farbmischung” unterschiedliche Nuancen zeigt. Die Violett-Palette reicht dort von Rotviolett bis Blauviolett. Violett-Töne kommen in der Mineralienwelt nicht selten vor, wie der Quarzkristall „Amethyst” beweist.

Des weiteren lassen sich aus den beiden Primärfarben „Rot” und „Gelb” die Sekundärfarbe „Orange” und aus „Gelb und „Blau”, wie schon erwähnt, die Sekundärfarbe „Grün” mischen. Je nach den im Heilstein enthaltenen Fremdstoffen, kann sich so der Farbeindruck verändern, wobei auch Anomalien im Gitterbau des Minerals dazu beitragen können. Radioaktive Strahlungseinflüsse führen beispielsweise zu Fehlern in der Gitterstruktur eines Stein, sodass hier das Licht unterschiedlich gebrochen wird als üblicherweise. Dabei verändert sich die Lichtreflexion und somit auch die Farbe des Heilsteins.

Wie entstehen die Farben der Schmuck- und Heilsteine?

Da jedes Gestein oder Mineral charakteristische Entstehungsprozesse hinter sich hat und dementsprechend chemisch aufgebaut ist, gibt es unterschiedliche Gründe für die Bildung von Farbeindrücken. Fremdstoffe, Einschlüsse oder Anomalien im Gefüge können hier bei einem spezifischen Mineral die Ursache sein.

Farbzentren durch Mineralstoffe

Damit ein Mineral überhaupt bestimmte Anteile des weißen Lichtes absorbieren kann, muss es sogenannte „Farbzentren” ausbilden, die oft durch eingelagerte Mineralstoffe (meistens Metalle) mit elektrischer Ladung entstehen. So besitzen beispielsweise die Metalle „Eisen”, „Chrom”, Kupfer”, „Mangan”, „Nickel” oder „Kobalt” die Möglichkeit bestimmte Farbbereiche des weißen Lichtes zu absorbieren, sodass der nicht aufgenommene, reflektierte Anteil als farblicher Eindruck bleibt.

Eigen- oder Fremdfarbe?

Spielen die oben erwähnten Metalle eine tragende Rolle beim Mineralaufbau und erscheinen auch in der entsprechenden, chemischen Formel, so gelten sie als Farbträger (Chromophore). Hier besitzt das Mineral eine „Eigenfarbe”. Diese „idiochromatische Färbung” lässt sich leicht durch die charakteristisch farbige Strichfarbe nachweisen, denn hier beinhaltet der Abrieb genügend Farbzentren. Grüner Malachit, blauer Azurit, Hämatit oder Pyrit gehören beispielsweise zu den seltenen Exemplaren mit einer Eigenfarbe.

Geringe Spuren an Fremdstoffen führen jedoch nur zu einer „Fremdfarbe”, sodass der Abrieb des Minerals ohne ausreichende Farbzentren, eine weiße Strichfarbe zeigt. Tatsächlich sind die meisten Minerale (z. B. Quarze wie Amethyst, Chalcedon, Achat) durch eine Fremdfärbung charakterisiert, ebenso wie die meisten Farbvarietäten eines Minerals. Deshalb erweist sich die Strichfarbe als ein wichtiges Bestimmungsmerkmal bei der Einordnung der vielfältigen Gesteine und Minerale.

Freie Elektronen im Kristallgitter

Wenn radioaktive Strahlung während der Bildung eines Minerals auf das entstehende Kristallgitter einwirkt, werden vereinzelte Elektronen aus dem Atom herausgeschleudert und an anderer Stelle wieder angelagert. Da eine Rückkehr an den ursprünglichen Ort nach der Kristallisation nicht mehr möglich ist, entstehen durch die „freien Elektronen” Farbzentren, die Lichtenergie besonders leicht absorbieren. Bei einer hohen Absorption des einfallenden Lichts erscheint das Mineral dann dunkelbraun bis fast schwarz (z. B. Rauchquarz). Da die durch „freie Elektronen” entstanden Farbzentren im Mineral nur gering vorkommen, ist die Strichfarbe immer weiß, was auf eine „Fremdfarbe” hinweist. Allerdings kann man oft durch Erhitzen diese Färbung leicht zerstören, da die freien Elektronen in der künstlich in Schwingung gebrachten Kristallstruktur an ihren ursprünglichen Platz zurückkehren können und sich so die Farbzentren auflösen.

Farbige Lichtreflexe durch strukturelle Unterschiede

Weitere Möglichkeiten für die Entstehung einer Färbung liegen in der jeweiligen inneren Struktur eines Minerals. Hier können verschiedene, mikroskopisch feine Strukturen, Fasern, Risse, Lamellen oder Spalten zu einer individuellen Lichtbrechung führen, die dann einen entsprechenden Farbeindruck hinterlassen.

Der sogenannte „Tyndall-Effekt” (nach dem irischen Physiker „John Tyndall”) entsteht beispielsweise, wenn an Fasern oder Tröpfchen im mikroskopischen Bereich eine Lichtstreuung stattfindet. Dadurch wird der Lichtstrahl in seine Lichtfarben zerlegt, wobei in den meisten Fällen der Rotanteil dabei absorbiert und der Blauanteil reflektiert wird (z. B. blauer Chalcedon).

Kügelchen-Struktur

Die innere Struktur aus Silicium-Kügelchen bei Opalen ist ein weiteres Beispiel, bei dem die Lichtreflexionen an den mikroskopisch kleinen, gewölbten Kugeloberflächen zu einem spektakulären Farbenspiel beitragen. Opale gelten mit dieser einzigartigen, schwer einzuordnenden Struktur als „quasi-amorph” und sind somit eine Besonderheit unter den Schmuck- und Edelsteinen. Ihr weltberühmtes, schillerndes Farbenspiel (Opalisieren) ist namengebend auch für andere Gegenstände mit einer optisch „opalisierenden” Oberfläche. „Opaleszenz” hingegen zeigt nur eine durchscheinende, milchige Farbigkeit.

Lamellen-Strukturen

Bei Labradorit oder Mondstein sind wiederum feine Lamellen-Strukturen für die Lichtbrechung und Reflexionen verantwortlich, sodass bunte bzw. blaue Lichtspiele erscheinen. Diese Schmuck- und Heilsteine gehören beide in die Feldspat-Familie, doch nur Labradorit entfaltet ein charakteristisches Farbenspiel an seinen Spaltflächen. Diese schillernden Farbreflexe unterscheiden sich vom erwähnten Opalisieren und können ebenso spektakulär sein, dass man den Begriff „Labradorisieren” geprägt hat.

Farbeindrücke durch feste Einschlüsse

Die letzte Möglichkeit für die Entstehung eines farbigen Minerals liegt in festen, flüssigen oder gasförmigen Einlagerungen, die als Einschlüsse im Mineral auftreten können. Auch sie können die Lichtbrechung beeinflussen und entsprechend verändern. Ein Beispiel sind orientiert eingelagerte, winzige Rutil-Nadeln, die in einigen Schmuck- und Edelsteinen für einen seltenen Lichtbrechungseffekt sorgen, der sich durch Katzenaugen- oder Sternbildungen (Asterismus) auszeichnet. Die Schmuck- und Heilsteine „Stern-Rubin”, „Stern-Saphir” oder „Stern-Rosenquarz” sind beispielhaft für diese Effekte.

Gaseinschlüsse bringen Farbe ins Spiel

Fein verteilte Gaseinschlüsse sorgen ebenfalls für eine außerordentliche Brechung und Streuung des Lichts, sodass beispielsweise bei dem schwarzen Vulkanglas „Obsidian” ein Silber- oder Goldschimmer (Seidenglanz-Obsidian) entsteht. Hier sind feinste Einschlüsse aus Gasbläschen für eine verändernde Reflexion verantwortlich, denn das amorphe Naturglas besitzt zwar zahlreiche Fremdstoffe, aber keine innere Kristallstruktur, an der sich das Licht gut streuen könnte. Daher wird das Licht oft gänzlich absorbiert und eine schwarze Färbung entsteht, die jedoch trotzdem im Inneren des erstarrten Naturglases charakteristische Fließstrukturen in verschiedenen Grauschattierungen erkennen lässt. Wenn jedoch nach dem sehr schnellen Erstarren der Schmelze Gasbläschen im amorphen, vulkanischen Gesteinsglas verbleiben, kann sich nach dem Schleifen ein seidiger Schimmer zeigen.

Wassertröpfchen für den Regenbogen

Bunte Regenbogenfarben entstehen wiederum, wenn ein Obsidian von kleinsten Wassereinschlüssen durchsetzt ist. Diese wirken wie ein Prisma oder wie die Regentropfen des Regenbogens und spalten den einfallenden Lichtstrahl in seine Spektralfarben, sodass bunte Lichtreflexionen auf der schwarzen Oberfläche eines „Regenbogen-Obsidians” entstehen können.

Alle Beispiele zeigen eindrucksvoll, dass die unterschiedlichen Farberscheinungen der Minerale nicht das Resultat besonderer Reinheit oder Makellosigkeit sind, sondern ausgerechnet durch ihre „Unvollkommenheit” entstehen. Einlagerungen von Fremdstoffen, Einschlüsse, Anomalien in der Gitterstruktur bringen den optischen Farbreiz hervor, der uns Menschen schon immer fasziniert und zu Besitzansprüchen reizt.

Weiterlesen

• Was sind Heilsteine? Edle Steine mit besonderer Wirkung - die große Übersicht.
• Heilsteine und Farben - ihre Bedeutung für unsere Gesundheit - was jede Farbe für Körper, Geist und Seele bedeutet.
• Die Erscheinungsformen der Edel- und Heilsteine - Schliffe, Cabochons und optische Effekte wie Opalisieren und Labradoreszenz.