Serpentinisierung: wenn Meerwasser auf Erdmantelgestein trifft
Serpentinminerale entstehen durch Serpentinisierung, die hydrothermale Umwandlung ultramafischer Gesteine wie Peridotit und Dunit. Dabei reagieren die Magnesium-Eisen-Silikate Olivin und Pyroxen mit Wasser bei Temperaturen zwischen etwa null und sechshundert Grad Celsius. Aus Olivin werden Serpentin, Magnetit, Brucit und freier Wasserstoff. Das Gestein nimmt dabei erheblich an Volumen zu, wird weicher und bekommt die charakteristische maschenartige Textur, bei der Serpentinadern die Reste der ursprünglichen Olivinkörner umschließen. Die Reaktion läuft überall dort ab, wo Wasser Zugang zu Mantelgestein hat: an mittelozeanischen Rücken, an Transformstörungen und vor allem in Subduktionszonen. Aufgeschoben auf Kontinentalränder erscheinen solche Gesteinsabfolgen als Ophiolithe. Antigorit spielt in Subduktionszonen eine Schlüsselrolle, weil er bis zu dreizehn Gewichtsprozent Wasser bindet und beim Abbau tief in der Erde wieder freisetzt. Für Schmuck- und Werksteinqualität sind die dichten, gleichmäßig umgewandelten Zonen solcher Massive entscheidend.
Drei Polymorphe, drei Kristallbaupläne
Antigorit, Lizardit und Chrysotil haben dieselbe Zusammensetzung, aber verschiedene Strukturen. Das Grundproblem ist eine Fehlanpassung: Die Tetraederschicht aus Silizium und Sauerstoff ist etwas kleiner als die darüberliegende Oktaederschicht aus Magnesium und Hydroxid. Lizardit löst das, indem es die Schichten leicht verzerrt und flach bleibt. Chrysotil rollt die Schichten zu winzigen Röhrchen auf, woraus die charakteristischen biegsamen Fasern entstehen. Antigorit knickt die Schichten wellenförmig ab und bildet so dichte, verzahnte Massen; es ist das Hochdruck-Polymorph und deshalb härter, dichter und zäher als die beiden anderen. Diese strukturellen Unterschiede erklären unmittelbar, warum sich Antigorit schleifen und polieren lässt, Lizardit sich weich und seifig anfühlt und Chrysotil zu Fäden gesponnen werden kann. Für den Schmuck ist damit ausschließlich Antigorit brauchbar. Lizardit und Chrysotil kommen im Schmuck allenfalls als Beimengung vor, die das Material weicher und fleckiger macht.
Namen und Typlokalitäten der Gruppenglieder
Der Gruppenname geht auf das lateinische serpentinus zurück und wurde schon in der Antike verwendet; grüner Serpentinit war den Römern als Verde antico bekannt. Antigorit ist nach seiner Typlokalität benannt, dem Geisspfad-Serpentinit im Valle Antigorio im Grenzgebiet zwischen Italien und der Schweiz. Lizardit trägt seinen Namen nach der Halbinsel The Lizard in Cornwall, England, wo ein klassisches Serpentinitmassiv ansteht. Chrysotil leitet sich vom griechischen chrysos für Gold und tilos für Faser ab und verweist auf den seidigen Glanz der Fasern. Die Varietätsnamen kamen später hinzu: Bowenit wurde 1850 von James Dwight Dana nach George T. Bowen benannt, der das Material aus Smithfield in Rhode Island 1822 analysiert hatte, und Williamsit stammt aus den Chromitgruben von Lancaster County in Pennsylvania und Cecil County in Maryland.