Mine von Naica

Grüner Fluorit, von weißem Calcit umrahmt, aus der Mine von Naica, abgetragen in den 1980er Jahren. Maße: 5.5 x 5.1 x 4.4 cm.

Die Mine von Naica (Spanisch: Mina de Naica) ist eine Berggrube in der Nähe der Stadt Naica im Bundesstaat Chihuahua im Norden von Mexiko. In der Mine wurden mehrere Höhlen entdeckt, in denen große Kristalle aus Marienglas (Selenit), einer Gipsart, gewachsen sind. Eine von ihnen, die Höhle der Kristalle, enthält 14 m^[1] lange und bis zu 50 Tonnen schwere Kristalle. Diese stellen die größten auf der Welt bekannten Kristalle dar.^[2]

Etymologie

Der Name Naica stammt vermutlich aus der Sprache der Raramuri und leitet sich ab aus nai (Platz) und ka (Schatten),^[2] gleichbedeutend mit schattiger Platz. Andere Quellen übersetzen den Begriff als Platz ohne Wasser.

Geschichte

Panorama von Naica

1794 fanden Alejo Hernández, Vicente Ruiz und Pedro Ramos südlich der Hauptstadt Chihuahua eine kleine Erzader am Fuße einer Bergkette, die als Naica bekannt war. Sie meldeten ihren Anspruch an und gaben der neuen Mine den Namen San José del Sacramento.^[2] Die ersten Arbeiten begannen jedoch erst 1828 und dann auch nur in geringem Maße. 1896 meldete Santiago Stopelli seinen Anspruch am Berg von Naica an und die Siedlung wurde als Dorf anerkannt. Kurz danach wurde die Compañía Minera de Naica gegründet und 1900 begann der Abbau im Großen. 1911 war die Siedlung so wichtig geworden, dass sie den Status als municipio (Kreisstadt) erlangte. Aufgrund des mexikanischen Bürgerkrieges mussten jedoch die Arbeiten eingestellt werden und wurden erst 13 Jahre später unter der Compañía Minera Peñoles fortgesetzt. Zwischen 1920 und 1961 wurde die Mine von amerikanischen Unternehmen geführt und seit dem vom Konzern Grupo Peñoles. In Naica werden hauptsächlich Blei und Zink, aber auch Gold, Silber, Kupfer sowie Wolfram und Molybdän abgebaut.^[3]

1910 wurde die Höhle der Schwerter entdeckt. Im Jahr 2000 wurde bei Explorationsarbeiten in der Mine zufällig die Höhle der Kristalle gefunden. Beim weiteren Ausbau der Mine achtet die Minengesellschaft nun auf die Erhaltung der Kristallhöhlen und schützt sie durch Verlegung von Stollen sowie das Verschließen der Zugänge zu den Höhlen gegen Plünderer.

Von 2006 bis 2009 wurden die Höhlen von Naica systematisch durch Forscher aus sechs verschiedenen Nationen und acht Fachgebieten erkundet. Neben Speläologen waren auch Geochemiker, Kristallographen, Mikrobiologen, Pollenforscher und Immunologen beteiligt. Ziel der Untersuchungen war es die Bildungsbedingungen zu diesem außergewöhnlichen Riesenwuchs der Gipskristalle zu ergründen. Seit 2009 sind die Höhlen aus Sicherheitsgründen für jeglichen Besucherverkehr gesperrt. Dies gilt sowohl für Forscher als auch für Journalisten. ^[4]

Einzelhöhlen

Höhle der Schwerter (Cueva de las Espadas)

Die Höhle befindet sich in einer Tiefe von 120 Metern und erstreckt sich über eine Länge von 70 bis 80 Metern. Boden, Decke und Wände sind mit großen Selenitkristallen bedeckt. Einige dieser Kristalle erreichen Längen von über einem Meter und weisen eine Ähnlichkeit mit Schwertern auf, was der Höhle den Namen gab. Diese Kristalle galten bis zur Entdeckung der weiteren Höhlen in Naica als die größten der Welt. Im Unterschied zu den neu entdeckten Höhlen sind die Kristalle der Höhle der Schwerter von zahlreichen Wuchsstörungen durchzogen und nicht durchsichtig, sondern trüb. Dies wird durch die größere Nähe zur Erdoberfläche und dadurch bedingte Temperaturschwankungen erklärt.

Höhle der Kristalle (Cueva de los Cristales)

Diese Höhle befindet sich in einer Tiefe von 290 Metern, hat einen Durchmesser von etwa 30 Metern und wurde erst im April 2000 entdeckt. Die Kristalle in dieser Höhle erreichen eine Länge von bis zu 14 Metern bei einen Durchmesser von zwei Metern. Der größte der Kristalle ist vermutlich 100.000 bis 1.000.000 Jahre alt. In der Höhle herrschen Temperaturen zwischen 45 und 50 °C und eine Luftfeuchtigkeit von 90 bis 100 %^[5], was bei der Erforschung zu zusätzlichem technischen Aufwand für die Mitarbeiter führte.

Entstehung der Kristalle

Die Kristalle konnten nur dadurch entstehen, dass über lange Zeiträume eine sehr geringe Übersättigung in der Lösung, mit der die Höhle gefüllt war, herrschte.^[6] Dabei ist es problematisch zu erklären, wie es möglich war, eine solch geringe Übersättigung ohne große Schwankungen über einen so langen Zeitraum zu erhalten. Analysen flüssiger Inklusionen in den Kristallen zeigen, dass diese aus einer Lösung mit niedrigem Salzgehalt bei 55 °C gewachsen sind. Diese Temperatur liegt nur wenig unter 58 °C, bei der Anhydrit statt Gips ausfällt und somit keine Kristalle gebildet werden. Kinetische Berechnungen zur Bildung von Kristallisationskeimen ergaben, dass das Kristallwachstum nach dem vorliegenden Mechanismus nur in diesem sehr engen Temperaturbereich möglich ist, wie er in der Höhle vor ihrer Entdeckung gegeben war.

Die relativ hohe Temperatur in der Höhle ergibt sich aus der Tatsache, dass dicht unter der Mine eine Magmakammer vorhanden ist und sich darüber ein hydrothermaler Kreislauf bilden konnte. Die Erdschicht über der Höhle wirkte wärmeisolierend. Da die Höhle keine direkte Verbindung zur Außenwelt hatte, ergab sich eine konstante Temperatur, die vom Abstand zur Magmakammer und der Dicke der Isolierschicht abhängig ist und nicht mit der Außentemperatur schwankt. Seit Öffnung der Kammer und Herstellung einer Verbindung zur Außenwelt zeigen Messungen jedoch, dass die Temperatur jährlich um etwa ein halbes Grad abnimmt.^[7]

Zunächst führte vor 26 Millionen Jahren vulkanische Aktivität dazu, dass der Berg von Naica entstand.^[8] In mit mineralhaltigem Wasser gefüllten Kammern bildete sich zunächst Hochtemperatur-Anhydrit, die kristallwasserfreie Variante von Gips. Anhydrit entsteht als stabile Form bei Lösungstemperaturen oberhalb von 58°C, darunter entsteht der kristallwasserhaltige Selenit. Als das Magma unterhalb des Berges langsam abkühlte, fiel die Temperatur unter 58°C und das Anhydrit begann sich aufzulösen. Das führte zu einer Anreicherung von Sulfaten und Calcium, die sich über lange Zeiträume als Selenitkristalle ablagern konnten.

Der norwegische Geologe Stein-Erik Lauritzen konnte aufgrund einer Uran-Thorium-Datierung das Alter der Kristalle auf etwa 350.000 Jahre schätzen. In der ganzen Zeit blieben die Umweltbedingungen konstant, da das Höhlensystem in sich geschlossen blieb. So wurde das Wasser nur langsam ausgetauscht und die Temperatur veränderte sich kaum. Unter diesen idealen Bedingungen hatten die Kristalle genügend Zeit, auf die entdeckten Ausmaße zu wachsen.^[9]

Die Kristalle unter der Erde sind jedoch vergänglich: befanden sich die Kristalle während des Wachstums in einem Wasserbad, so liegen sie nun trocken, nach dem Abpumpen auf Grund der Bergbau-Aktivitäten. Diese Trockenheit beeinflusst allerdings die gewachsenen Kristalle. Seit 2006 arbeiten Forscher intensiv daran, soviel Wissen als möglich über die Höhle zu sammeln und die Schönheit der Höhle und Gips-Kristalle in Bildern für die Nachwelt festzuhalten.^[10]

Höhle Auge der Königin (Cueva el Ojo de la Reina)

Ähnlich wie die Höhle der Kristalle befindet sich diese Höhle in einer Tiefe von 300 Metern, ist aber mit acht Metern Durchmesser deutlich kleiner. Sie enthält ebenfalls sehr große Kristalle.

Höhle der Kerzen (Cueva de las Velas)

Diese vierte Höhle liegt ebenfalls in einer Tiefe von ca. 300 Metern und wurde, wie die Höhle der Kristalle, im Jahr 2000 entdeckt. Vor Beginn der Minenarbeiten befanden sich dort ebenfalls große Gipskristalle, zusätzlich jedoch eine poröse Schicht aus Mangan- und Eisenhydroxiden. Die großen Gipskristalle sind zu einem Teil von winzigen, kerzenartigen Gipskristallen überzogen. Vermutlich entstanden diese feinen Kristalle innerhalb einer Zeitspanne von nur ein bis zwei Wochen, als durch den Minenbetrieb das Grundwasser absank und die poröse Hydroxidschicht genügend mineralhaltiges Wasser gespeichert hatte, um weiteres Kristallwachstum zu ermöglichen.

Weblinks

• Website des Naica-Projekts (Spanisch/Englisch)
• National Geographic
• BBC2: Amazing Crystal Cave (Kurzfilm von 1:21 min bei YouTube, der die Ausmaße der Kristalle verdeutlicht)
• A. E. S. Van Driesschea, J. M. García-Ruíza, K. Tsukamotob, L. D. Patiño-Lopeza, H. Satoh: Ultraslow growth rates of giant gypsum crystals in PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of USA) 6. September 2011. Online Veröffentlichung 12. September 2011

Einzelnachweise

1. ↑ GEO Magazin Nr. 05/08. Höhlenforschung: In der Kammer der Kristallriesen, S. 2 von 4
2. ↑ ^{a b c} México Desconocido, Nr. 287, Januar 2001 (Spanisch)
3. ↑ Produktionsangaben der Mine von Naica von Industrias Peñoles
4. ↑ GEO Magazin Nr. 05/08. Höhlenforschung: In der Kammer der Kristallriesen, S. 3 von 4
5. ↑ Homepage des Naica-Projekts - The Caves (englisch)
6. ↑ doi:10.1130/G23393A.1 García-Ruiz et al. 2007, Geology (Geological Society of America), Formation of natural gypsum megacrystals in Naica, Mexico, (Englisch)
7. ↑ Sendung Naica – Höhle der Riesenkristalle bei Arte am 6. März 2010
8. ↑ National Geographic News
9. ↑ GEO Magazin Nr. 05/08. Höhlenforschung: In der Kammer der Kristallriesen, S. 4 von 4
10. ↑ Wachstum im Schneckentempo Beitrag in Bild der Wissenschaft Online vom 13. September 2011

27.845261513889-105.50668716444

Koordinaten: 27° 50′ 43″ N, 105° 30′ 24″ W