Wie der tiefblaue Edelstein Saphir ursprünglich entsteht, ist bis heute ein Rätsel. Man findet ihn in Zusammenhang mit bestimmten Vulkanen, doch warum das so ist, ist unter Fachleuten umstritten. Nun werfen Saphire aus der Vulkaneifel im Westen Deutschlands ein neues Licht auf den Ursprung der begehrten Schmucksteine. Laut neuen Erkenntnissen eines Teams um Axel K. Schmitt vom Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg bilden sich die Steine, wenn Magma sich einen Weg in die obere Erdkruste bahnt und dort mit dem umgebenden Gestein wechselwirkt. Wie die Arbeitsgruppe in der Fachzeitschrift »Contributions to Mineralogy and Petrology« berichtet, zeigen die Daten, dass die Steine bei relativ niedrigen Temperaturen entstanden und sowohl aus chemisch verändertem Magma als auch reinem Krustengestein kristallisierten. Das bedeutet, Saphire bilden sich in der Randzone von Magmakammern unter Vulkanen.

Chemisch gesehen sind Saphire Kristalle aus Korund, einer extrem harten Form des Aluminiumoxids. Unterschiedliche Spurenelemente können ihnen unterschiedliche Farben geben. Die tiefblaue Farbe, die man heute mit dem Saphir verbindet, stammt von kleinen Mengen Eisen, Titan oder Kobalt im Kristallgitter. Die Edelsteine kommen im Zusammenhang mit speziellen Vulkanen vor – und zwar nicht den klassischen Vulkanketten der Plattenränder, sondern solchen, die die Erdkruste in Schwächezonen durchschlagen. Manche Fachleute vermuteten deshalb, dass Saphire durch Wechselwirkung von Magma und aluminiumreichen Krustengesteinen entstanden, andere vermuteten jedoch, dass das charakteristische Magma dieser Vulkane selbst Saphire kristallisieren ließ.

Um diese Frage zu klären, untersuchte das Team um Schmitt insgesamt 223 Saphirkörner aus der Eifel, einem sehr jungen Vulkangebiet. Die Vulkane dort produzieren keine begehrten Schmucksaphire, die sich zu schürfen lohnen, sondern nur millimetergroße Körner. Doch weil die Region so jung ist, findet man Saphire dort manchmal noch in ihrem Ursprungsgestein eingebettet, so dass man beide direkt vergleichen kann. Die Arbeitsgruppe maß einerseits das Alter der Steine anhand von Spuren von Uran und Blei im Kristallgitter und andererseits das Verhältnis der Sauerstoffisotope O-16 und O-18, das sich zwischen Magma und Krustengesteinen unterscheidet. Dabei stellten die Fachleute zuerst fest, dass die Saphire genauso alt sind wie die Vulkane der Region – sie hängen eng mit dem Ausbruchsgeschehen zusammen.

Bei den Sauerstoffisotopen erwiesen sich die millimetergroßen Eifel-Edelsteine als erstaunlich unterschiedlich, teilweise sind sogar zwei Seiten des gleichen Kristalls verschieden. Das sagt den Fachleuten zwei Dinge. Zum einen entwickelten sich die Saphire in einer sehr uneinheitlichen Umgebung aus sehr unterschiedlichen Ausgangsstoffen. Und zum anderen kann ihre Entstehungsregion nicht heißer gewesen sein als etwa 900 Grad Celsius. Sonst nämlich hätte die Hitze die Unterschiede innerhalb der Minerale verwischt. Vergleiche der Isotopendaten mit verschiedenen Quellen zeigen, dass manche der Saphire von fast reinem Magma abstammten, andere von Glimmerschiefer der Kruste – oder verschiedenen Kombinationen davon. All diese Materialien und Bedingungen finden sich am Rand von Magmakammern unter aktiven Vulkanen, wo sich in fünf bis sieben Kilometer Tiefe Gesteinsschmelze und umgebendes Gestein gegenseitig durchdringen. Dort wachsen die Saphire.