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Brennen von Mineralien – Farbveränderung unter Hitzezufuhr



Die Farbe vieler Mineralien und Edelsteine entspricht nicht immer dem Ideal wie aus dem Lehrbuch: entweder ist die Farbe zu hell oder zu dunkel, weist eine ungleichmäßige und fleckig wirkende Verteilung oder Farbzonierung auf, oder hat einen Stich einer anderen Farbe inne, welcher die Grundfarbe des Steins beeinträchtigt. Eine Methode, die seit Jahrhunderten angewendet wird, um die Farbe von Mineralien zu optimieren oder zu ändern, ist das Brennen.

Amethyst MineralNaturbelassener Amethyst - Durch das Brennen wird die Farbe gleichmäßiger und reiner

Die Farbe von Mineralien

Der Ursprung der einzelnen Farben von Mineralien variiert von Mineral zu Mineral. In der Mineralogie wird in Hinblick auf die Ursachen der Farbentstehung zwischen idiochromatischen und allochromatischen Mineralien unterschieden.
Idiochromatische Mineralien sind eigengefärbt. Die Farbe ist das Resultat von Deformationen oder Defekten des Kristallgitters bzw. dem Kristallgitterbau an sich. Ein Anhaltspunkt idiochromatischer Mineralien ist die Strichfarbe: die Farbe, die entsteht, wenn ein Mineral über ein unglasiertes Porzellantäfelchen gestrichen wird. Die Strichfarbe allochromatischer Mineralien ist weiß; idiochromatische Mineralien präsentieren einen farbigen Strich, der etwas heller ist als das Mineral selbst. Malachit, Azurit, Auripigment, Pyrolusit, braune, rosafarbene und rote Diamanten sowie das blaue Gestein Lapislazuli sind Beispiele für idiochromatische Mineralien.
Die Farbe allochromatischer Mineralien hingegen basiert auf dem Einfluss äußerer Faktoren wie radioaktive Strahlung oder farbgebende Elemente im Kristallgitter, z.B. Chrom in Smaragd und Rubin, Radioaktivität bei Rauchquarz und grünen Diamanten, Bor als färbendes Element in blauen Diamanten, Wasserstoff färbt Diamanten violett und Stickstoff verursacht orangefarbene Diamanten.


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Farbveränderung mittels Hitze

Schätzungen zufolge ist nur ein geringer Bruchteil aller Mineralien, die zu Schmuck verarbeitet werden, zu 100 % naturbelassen und farblich nicht verändert. 98 Prozent aller Rubine auf dem Edelsteinmarkt wurden farbkorrigiert, genau wie das Blau von Blautopas zu 95 Prozent künstlichen Ursprungs ist.
Das Brennen von Mineralien ist mittlerweile Standard und eines von vielen Verfahren, mit denen die Farbe von Mineralien nachhaltig und dauerhaft harmonisiert, ausgeglichen, intensiviert, aufgehellt und gänzlich geändert werden kann.
Das Umfärben von Mineralien wird bereits seit Jahrhunderten praktiziert. Historische Karneol-Funde belegen, dass schon vor über 4000 Jahren Steine der Hitze ausgesetzt wurden, um die die Farbe zu verändern. Was sich im Laufe der Zeit geändert hat, sind die Techniken. Im frühen 19. Jahrhundert wurde beispielsweise farbloser oder gelber Topas „in ein Stück Schwamm gehüllt, dieser angezündet und dem Ausbrennen überlassen; seine Farbe wird schön blaßroth.“ Diamanten wurden ähnlich behandelt: „Demante in einem Tiegel mit Kohlepulver durch längere Zeit der Glühhitze ausgesetzt, verlieren in mehreren Fällen ihre Flecken und zum Theil ihrer Farbe.“ (Quelle beide Zitate: Prechtl, 1833)
Heutzutage findet das Brennen von Mineralien in Muffelöfen statt, deren Temperaturen regulierbar sind. Die Brenntemperatur wird individuell auf das Mineral festgelegt und schwankt zwischen 300 und 1900 °C. Eine allgemeingültige Temperatur, bei der sich die Farbe aller Mineralien ändert, existiert nicht. Der Grund: die Brenntemperatur des einen Minerals kann gleichzeitig der Schmelzpunkt eines anderen Minerals sein; dieses würde sich wortwörtlich verflüssigen.
Auch reagieren nicht alle Mineralien auf diese Art der Farbveränderung und Farbkorrektur oder sind aufgrund der Struktur der Kristalle nicht für das Brennen geeignet. Aquamarin und Morganit – zwei Vertreter der Beryllgruppe – können mühelos gebrannt werden. Das Beryll-Mineral Smaragd hingegen nicht. Smaragde zeichnen sich durch zahlreiche interne Fissuren aus (sog. Jardin), sodass der grüne Edelstein im Zuge einer Behandlung unter hohen Temperaturen zerbersten würde. Kristallwasserhaltige Mineralien dürfen ebenfalls nicht erhitzt werden, da diese unter Hitzezufuhr entweder zerfallen oder wie im Fall von Opal das typische Schillern in den Farben des Regenbogens (Opaleszenz) verloren geht.
Das Brennen von Mineralien erfolgt in drei Schritten: Aufwärmphase, Halten der Temperatur über wenige Minuten bis hin zu mehreren Stunden sowie die abschließende Abkühlphase. Neben unterschiedlichen Brenntemperaturen und der Dauer des Verfahrens unterscheiden sich die Randbedingungen: unter Hochdruck oder Unterdruck, mit Sauerstoffzufuhr oder unter reduzierenden Verhältnissen.
Mit der Hitzeeinwirkung einhergehend kommt es in den Kristallen zu chemisch-physikalischen Prozessen, wie dem Umbau der Kristallgitterstruktur, kleineren Reparatureffekten oder Reduktion der farbgebenden Elemente und Verbindungen. Parallel dazu findet oftmals eine Reinheitsverbesserung statt. Vor allem bei Rubinen und Saphiren von milchig-trübem Charakter kann die Transparenz mit dem Brennen erheblich gesteigert werden, insofern die Ursache – Einlagerungen von feinsten Rutilnadeln – durch die hohen Temperaturen eliminiert werden.

Während andere Verfahren der Farbänderung von Mineralien laut den Statuten der CIBJO (Confédération International de la Bijouterie, Joaillerie, Orfèvrerie des Diamantes, Perles et Pierres,  Internationale Vereinigung Schmuck, Silberwaren, Diamanten, Perlen und Steine) beim Kauf angezeigt und kenntlich gemacht werden müssen, ist eine künstlich erzeugte Veränderung und Korrektur der Farbe via Brennen nicht deklarationspflichtig. Einige Händler und Anbieter arbeiten transparent und erteilen freiwillig Auskunft über mögliche Farbverbesserungen, bspw. In Form von Hinweisen wie gebrannter Amethyst, Citrin gebrannt, wärmebehandelter Zirkon oder englischsprachig wie heat treatment, heat enhanced oder heat enhancement.
Dass ein Mineral gebrannt wurde, ist mitunter am Preis und der erhöhten Reinheit zu erkennen. Gegenüber naturbelassenen, ungebrannten Mineralien mit vergleichbarem Gewicht ist der Preis von gebrannten Mineralien um 30 bis 50 % geringer.


Gebrannte Mineralien und Edelsteine

Nachfolgend werden Mineralien vorgestellt, die am häufigsten einer Intensivierung, Änderung und Korrektur der Farbe mittels Brennen unterzogen werden.

Aquamarin: bei dem meerwasserblauen Edelstein Aquamarin dominiert von Natur auf oftmals ein Grünstich, der bei einer Brenntemperatur von 450 °C aufgelöst wird.

Ähnlich verhält es sich bei Morganit; genau wie Aquamarin ein Beryll, dessen Orangeton sich bei einer Temperatur von 400 °C in das begehrte warme Rosa von Morganit umschlägt.

Die natürliche Farbe des Quarzminerals Amethyst reicht von einem hellen, nahezu farblose Violett bis hin zu dunkelvioletten Exemplaren. Häufig ist zudem ein Hauch von Braun vorhanden, genau wie die Kristallspitzen von Amethysten kräftiger koloriert sind als an der Basis. Das Ziel des Brennens von Amethysten ist ein gleichmäßiges, mittleres Violett, das bei einer Brenntemperatur von ca. 300 °C heller oder dunkel und gleichmäßiger wird. Wird die Temperatur auf 470 °C erhöht, schlägt die Farbe in Gelb um – es entsteht Citrin, und aus einem Amethyst kann bei Brenntemperatur von 750 °C ebenfalls die grüne Quarzvarietät Prasiolith, Synonym Grüner Amethyst, gewonnen werden.

Ein dunkles, edles Blau gilt als das Optimum von Tansanit. Der Edelstein aus Afrika wird in verschiedenen Farbqualitäten abgebaut: hellblau, blaugrau oder gelbblau. Strahlend dunkelblaue Tansanit-Kristalle sind eine Seltenheit, die durch das Brennen bei 370 °C erreicht werden. Neben blauen Tansaniten spricht auch gelber und grüner Zoisit (Tansanit ist die blaue Varietät von Zoisit) auf die Behandlung unter dem Einfluss von hohen Temperaturen an und wird Tansanitblau.

Bei rotbraunem Zirkon kann mit der Temperatur gespielt werden. Brenntemperaturen von 900 °C lassen Zirkone entweder goldbraun oder farblos werden, während unter reduzierenden Bedingungen bei 1000 °C die Farbe blau wird.

Deutlich höher ist die Brenntemperatur von Saphir, wobei hier eine Intensivierung des Blautons sowie das Umfärben in Fancy Saphire beabsichtigt ist. Fancy Saphire sind Saphire in allen Farben außer blau und rot, d.h., rosa, violett, gelb, grün oder orange, die vorrangig aus hellgelben und weißen Saphiren gewonnen werden.

Vergleichbar ist die Brenntemperatur von Rubinen, die häufig braunrot oder violettstichig sind. Bei 1820 verschwinden unerwünschte Obertöne und es entsteht das reine Taubenblutrot von Rubinen.
Gleichzeitig werden kleinste Risse beseitigt, da die Brenntemperatur dem Schmelzpunkt von Rubin nahekommt, die zu einer geringfügigen Aufschmelzung und anschließenden Verfestigung führt.
Sollen jedoch gezielt Sternrubine oder Sternsaphire entstehen, d.h. Rubine und Saphire mit sternförmigen, sich überkreuzenden Rutilnadeln, werden rutilhaltige Rubine und Saphire auf 1300 °C erhitzt und langsam abgekühlt, die eine geordnete Ausrichtung der Rutilnadeln bewirkt. Eine höhere Brenntemperatur würde die Rutileinschlüsse auflösen.

Die Farbe Blau ist unter Topasen eine Rarität. Dennoch wird der Edelsteinmarkt aktuell mit Blautopas regelrecht überschwemmt. In den 1970er Jahren wurde eine Methode entwickelt, um gelben und weißen Topas in Blautopas zu modifizieren. Zunächst werden die Steine sowohl Gamma- als auch Elektronenstrahlung ausgesetzt, und zum Schluss gebrannt, um die Farbe zu stabilisieren.

Bernsteine werden ebenfalls gebrannt. Im Gegensatz zu anderen Mineralien kommt bei dem fossilen Harz heißes Leinöl zum Einsatz. Das Öl ist zum einen in der Lage, in feinste Hohlräume vorzudringen und Luftbläschen als Ursache der Trübung und der helleren Farbtöne von Bernsteinen zu beseitigen. Der Bernstein wird dunkler und reiner, da das heiße Öl zum anderen mit dem Bernstein verschmilzt. Die Schmelzbereiche sind oftmals als dunklere Stellen zu erkennen, die den Eindruck von Inklusionen im Bernstein erwecken.


Siehe auch:
A, AA, AAA - Die Qualität von Edelsteinen und Mineralien
GE POL-Diamanten
Zachery-Prozess und veredelter Türkis


Quellen:
⇒ Prechtl, J. J. (1833): Technologische Encyklopädie oder alphabetisches Handbuch der Technologie, der technischen Chemie und des Maschinenwesens. Zum Gebrauche für Kameralisten, Künstler, Fabrikanten und Gewerbetreibenden jeder Art. Vierter Band. Dampfschiff - Edelsteine.
www.gemsociety.org - A Beginner’s Guide To Common Gemstone Heat Treatments
⇒ Read, P. (1991): Gemmology. The Crowood Press Ltd
⇒ Bauer, J.; Tvrz, F. (1993): Der Kosmos-Mineralienführer. Mineralien Gesteine Edelsteine. Ein Bestimmungsbuch mit 576 Farbfotos. Gondrom Verlag GmbH Bindlach
⇒ Medenbach, O.; Sussieck-Fornefeld, C.; Steinbach, G. (1996): Steinbachs Naturführer Mineralien. 223 Artbeschreibungen, 362 Farbfotos, 250 Zeichnungen und 30 Seiten Bestimmungstabellen. Mosaik Verlag München
⇒ Pellant, C. (1994): Steine und Minerale. Ravensburger Naturführer. Ravensburger Buchverlag Otto Maier GmbH
⇒ Schumann, W. (1991): Mineralien Gesteine – Merkmale, Vorkommen und Verwendung. BLV Naturführer. BLV Verlagsgesellschaft mbH München
⇒ Schumann, W. (1992): Edelsteine und Schmucksteine: alle Edel- und Schmucksteine der Welt; 1500 Einzelstücke. BLV Bestimmungsbuch, BLV Verlagsgesellschaft mbH München

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Letzte Aktualisierung: 28. November 2019




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