Bändereisenerz, Blauasbest und Kieselsäure
Falkenauge entsteht in Bändereisenerzen, also in jenen wechselnd eisen- und kieselsäurereichen Sedimenten, die vor rund zwei bis zweieinhalb Milliarden Jahren in flachen Meeresbecken abgelagert wurden. In Südafrika ist das die Asbestos-Hills-Subgruppe der Ghaap-Gruppe innerhalb der Transvaal-Supergruppe, in Westaustralien die Marra-Mamba-Formation der Hamersley-Gruppe. Während einer schwachen Metamorphose und unter dem Einfluss natriumreicher Lösungen kristallisierte in diesen Gesteinen der Amphibol Riebeckit. Wo er lange, dünne, parallel gewachsene Fasern bildete, spricht man von Krokydolith oder Blauasbest. Diese Faserlagen sitzen in Klüften und Lagen, die quer oder schräg zur Bänderung des Wirtsgesteins verlaufen. Kieselsäurereiche Wässer durchsetzten dieselben Strukturen und lieferten den Quarz, der die Fasern heute umschließt. Die Paragenese ist entsprechend schlicht: Quarz, Krokydolith beziehungsweise Riebeckit, dazu Hämatit, Magnetit, Goethit und Limonit aus dem umgebenden Eisenerz.
Wibels Pseudomorphose: die Lehrmeinung seit 1873
Die klassische Erklärung stammt von Ferdinand Wibel und wurde 1873 veröffentlicht. Nach ihr war zuerst der Krokydolith da. Später drang Kieselsäure ein und ersetzte die Asbestfasern Stück für Stück durch Quarz, wobei die äußere Faserform erhalten blieb. Ein solcher Vorgang heißt Verdrängungspseudomorphose: Der Stoff wird ausgetauscht, die Gestalt bleibt. Nach diesem Modell stammt die blaue Farbe des Falkenauges von den noch nicht ersetzten Krokydolithresten, während beim Tigerauge das Eisen dieser Reste zu Eisenhydroxiden oxidiert ist und das Gestein goldbraun färbt. Die Vorstellung war über 125 Jahre lang unangefochten und steht bis heute in vielen Lehrbüchern und Lexikonartikeln. Sie erklärt die Farbreihe zwanglos und passt zu der Beobachtung, dass Falkenauge und Tigerauge in derselben Lage ineinander übergehen. Sie hat allerdings ein mikroskopisches Problem.
Heaney und Fisher 2003: synchrone Spaltenfüllung statt Verdrängung
Peter J. Heaney und Donald M. Fisher von der Pennsylvania State University untersuchten südafrikanisches Material mit Lichtmikroskopie, Röntgenbeugung und Transmissionselektronenmikroskopie und veröffentlichten ihr Ergebnis 2003 in der Zeitschrift Geology. Sie fanden in ihren Proben keinen Chalcedon, also nicht jene faserige Quarzvarietät, die bei einer Verdrängung zu erwarten wäre. Stattdessen besteht der Stein aus säulenförmigen Quarzkristallen, zwischen denen die Krokydolithfasern als Einschlüsse unversehrt stecken. Ihre Deutung: Quarz und Krokydolith wuchsen gleichzeitig, in wiederholten Zyklen aus Aufreißen und Wiederverheilen einer Kluft, dem sogenannten crack-seal-Mechanismus. Jeder Riss füllte sich neu, der leichte Versatz bei jedem Schritt erzeugte die charakteristisch gewellte Faserlage. Ein zusätzliches Argument liefert die Optik selbst: Die Chatoyance verschwindet dort, wo Eisenoxide die Fasern vollständig ersetzt haben. Die Deutung wurde in einem Kommentar in Geology kritisch diskutiert; beide Modelle stehen daher bis heute nebeneinander.