Porphyr
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Porphyr (/ˈpɔːrfəri/ POR-fə-ree) ist eine Bezeichnung für ein magmatisches Gestein, das aus grobkörnigen Kristallen wie Feldspat oder Quarz besteht, die in einer feinkörnigen, silikatreichen, im Allgemeinen aphanitischen Matrix oder Grundmasse verteilt sind. Die größeren Kristalle werden als Phänokristalle bezeichnet. In seiner nicht geologischen, traditionellen Verwendung bezieht sich der Begriff Porphyr auf die violett-rote Form dieses Gesteins, das wegen seines Aussehens geschätzt wird. ⓘ
Der Begriff Porphyr stammt aus dem Altgriechischen πορφύρα (porphyra) und bedeutet "purpur". Purpur war die Farbe des Königtums, und der "kaiserliche Porphyr" war ein tiefviolettes Eruptivgestein mit großen Plagioklaskristallen. Einige Autoren behaupteten, das Gestein sei das härteste, das im Altertum bekannt war. Daher wurde "kaiserlicher" Porphyr für Denkmäler und Bauprojekte im kaiserlichen Rom und in der Folgezeit geschätzt. ⓘ
In der Folgezeit wurde der Name für alle Eruptivgesteine mit großen Kristallen verwendet. Das Adjektiv porphyrisch bezieht sich heute auf eine bestimmte Textur von Eruptivgestein, unabhängig von seiner chemischen und mineralogischen Zusammensetzung. Sein Hauptmerkmal ist ein großer Größenunterschied zwischen den winzigen Matrixkristallen und den viel größeren Phänokristallen. Porphyre können Aphanite oder Phanerite sein, d. h. die Grundmasse kann mikroskopisch kleine Kristalle wie bei Basalt oder mit dem Auge leicht erkennbare Kristalle wie bei Granit enthalten. ⓘ
Porphyr (von altgriechisch πορφύρα porphýra, deutsch ‚Purpurschnecke, Purpurfarbe‘) ist ein weit verbreiteter Sammelbegriff für verschiedene vulkanische Gesteine, die große, gut ausgebildete einzelne Kristalle in einer sehr feinkörnigen Grundmasse besitzen. Sie haben für gewöhnlich eine saure (quarzreiche) bis intermediäre Zusammensetzung und enthalten einen hohen Anteil an Feldspaten. ⓘ
In der modernen geologischen Fachsprache gilt der Begriff Porphyr streng genommen nur für das Gefügebild eines Gesteins und nicht für ein bestimmtes Gestein. Dieses Gefügebild wird entsprechend als porphyrisches Gefüge bezeichnet. Daneben ist „Porphyr“ aber immer noch als umgangssprachlicher Kulturbegriff und als Bestandteil der Eigennamen zahlreicher Werksteine gebräuchlich. ⓘ
Entstehung
Die meisten Eruptivgesteine weisen ein gewisses Maß an porphyrischer Textur auf. Dies liegt daran, dass die meisten Magmen, aus denen Eruptivgestein erstarrt, durch teilweises Schmelzen einer Mischung verschiedener Mineralien entstehen. Die gemischte Schmelze kühlt zunächst langsam tief in der Kruste ab. Das Magma beginnt mit der Kristallisation der Minerale mit dem höchsten Schmelzpunkt, die der Gesamtzusammensetzung am nächsten kommen, in einem Prozess, der als fraktionierte Kristallisation bezeichnet wird. Dabei bilden sich Phenokristalle, die in der Regel viel Platz für Wachstum haben und große, wohlgeformte Kristalle mit charakteristischen Kristallflächen (euedrische Kristalle) bilden. Wenn sie eine andere Dichte als die übrige Schmelze haben, setzen sich diese Phenokristalle in der Regel ab und bilden schließlich Kumuli; wird das teilweise kristallisierte Magma jedoch als Lava an die Oberfläche geschleudert, kühlt sich der Rest der Schmelze um die Phenokristalle herum rasch ab und kristallisiert viel schneller zu einer sehr feinkörnigen oder glasartigen Matrix. ⓘ
Porphyr kann sich auch aus Magma bilden, das noch im Untergrund vollständig erstarrt. Die Grundmasse ist dann sichtbar kristallin, wenn auch nicht so groß wie die Phänokristalle. Die Kristallisation der Phänokristalle während der fraktionierten Kristallisation verändert die Zusammensetzung des verbleibenden flüssigen Magmas, so dass es sich dem eutektischen Punkt nähert und eine gemischte Zusammensetzung von Mineralien aufweist. Wenn die Temperatur weiter sinkt, wird dieser Punkt erreicht, und das Gestein wird vollständig verfestigt. Durch die gleichzeitige Kristallisation der übrigen Mineralien entsteht die feinkörnigere Matrix, die die Phänokristalle umgibt, da sie sich gegenseitig verdrängen. ⓘ
Die Bedeutung der porphyrischen Textur als Hinweis darauf, dass sich Magma in verschiedenen Abkühlungsstadien bildet, wurde erstmals 1928 von dem kanadischen Geologen Norman L. Bowen erkannt. ⓘ
Porphyrische Texturen sind besonders häufig in Andesit zu finden, wobei die auffälligsten Phänokristalle typischerweise aus Plagioklas-Feldspat bestehen. Plagioklas hat fast die gleiche Dichte wie basaltisches Magma, so dass Plagioklas-Phänokristalle wahrscheinlich im Magma schweben bleiben und sich nicht absetzen. ⓘ
Rautenporphyr
Rautenporphyr ist ein vulkanisches Gestein mit grau-weißen großen porphyrischen rhombusförmigen Feldspatphänokristallen (meist Anorthoklas), die in eine sehr feinkörnige rotbraune Matrix eingebettet sind. Aufgrund seiner Zusammensetzung gehört der Rhombenporphyr zur Trachyt-Latit-Klassifikation des QAPF-Diagramms. ⓘ
Rhombenporphyr kommt in kontinentalen Grabengebieten vor, darunter der Ostafrikanische Graben (einschließlich des Kilimandscharo), der Mount Erebus in der Nähe des Rossmeeres in der Antarktis, der Oslo-Graben in Norwegen und der südliche Teil von British Columbia. ⓘ
Verwendung in Kunst und Architektur
Antike und Byzanz
In der Naturgeschichte von Plinius dem Älteren wird bestätigt, dass der "kaiserliche Porphyr" im Jahr 18 n. Chr. von einem römischen Legionär namens Caius Cominius Leugas an einem abgelegenen Ort in Ägypten entdeckt worden war. Die alten Ägypter verwendeten andere dekorative porphyrische Steine von ähnlicher Zusammensetzung und ähnlichem Aussehen, wussten aber offenbar nichts von der Existenz der römischen Sorte, obwohl sie sich in ihrem eigenen Land befand. Auch in der minoischen Kunst wurde Porphyr gelegentlich verwendet, und bereits 1850 v. Chr. gab es auf Kreta im minoischen Knossos große Säulenbasen aus Porphyr. ⓘ
Diese besondere kaiserliche Porphyrqualität stammt aus dem Gabal Abu Dukhan-Steinbruch in der östlichen Wüste Ägyptens, aus 600 Millionen Jahre altem Andesit des Arabisch-Nubischen Schildes. Die Straße vom Steinbruch in Richtung Westen nach Qena (römisches Maximianopolis) am Nil, die Ptolemäus in seine Karte aus dem zweiten Jahrhundert eintrug, wurde erstmals von Strabo beschrieben und ist bis heute als Via Porphyrites, die Porphyrstraße, bekannt, deren Verlauf durch die hydreumata, die Brunnen, gekennzeichnet ist, die sie in dieser völlig trockenen Landschaft lebensfähig machten. ⓘ
Nach dem fünften Jahrhundert geriet der Steinbruch für viele Jahrhunderte aus dem Blickfeld. Der Byzantinist Alexander Vasiliev vermutet, dass dies eine Folge des Konzils von Chalcedon im Jahr 451 n. Chr. und der darauf folgenden Unruhen in Ägypten war. Die wissenschaftlichen Mitglieder der französischen Expedition unter Napoleon suchten vergeblich danach, und erst als die östliche Wüste unter Muhammad Ali wieder für Studien geöffnet wurde, entdeckten die englischen Ägyptologen James Burton und John Gardner Wilkinson die Stätte 1823 wieder. ⓘ
Alle Porphyrsäulen in Rom, die roten Porphyrtogas auf den Büsten der Kaiser, die Porphyrtafeln im Pantheon sowie die in der Renaissance wiederverwendeten und bis nach Kiew verstreuten Altäre, Vasen und Brunnenbecken stammen aus dem Steinbruch von Mons Porphyrites ("Porphyrberg", arabisch Jabal Abu Dukhan), der zwischen 29 und 335 n. Chr. mit Unterbrechungen abgebaut worden sein dürfte. Porphyr wurde auch für die Blöcke der Konstantinssäule in Istanbul verwendet. ⓘ
Porphyr wurde in großem Umfang für byzantinische kaiserliche Denkmäler verwendet, zum Beispiel in der Hagia Sophia und in der "Porphyra", dem offiziellen Entbindungsraum für schwangere Kaiserinnen im Großen Palast von Konstantinopel, woher auch der Ausdruck "im Purpur geboren" stammt. ⓘ
Die Wahl von Porphyr als Material war für das späte kaiserliche Rom eine kühne und spezifische Aussage. Als wäre es nicht genug, dass der Porphyr ausdrücklich für den kaiserlichen Gebrauch bestimmt war, hob die Seltenheit des Steins die Kaiser von ihren Untertanen als ihre Vorgesetzten ab. Die vergleichbare Lebendigkeit des Porphyrs im Vergleich zu anderen Steinen unterstrich, dass diese Figuren keine normalen Bürger waren, sondern viele Stufen höher standen, sogar Götter, und den Respekt verdienten, den sie erwarteten. Porphyr machte die Kaiser in Bezug auf Macht und Wesen unnahbar, sie gehörten zu einer anderen Welt, der Welt der mächtigen Götter, die für kurze Zeit auf der Erde anwesend waren. ⓘ
Porphyr stand auch für die purpurnen Gewänder, die die römischen Kaiser aufgrund ihrer purpurnen Färbung trugen, um ihren Status zu zeigen. Ähnlich wie der Porphyr war auch der Purpurstoff äußerst schwierig herzustellen, denn für das, was wir heute als tyrischen Purpur bezeichnen, mussten seltene Meeresschnecken zur Herstellung des Farbstoffs verwendet werden. Die Farbe selbst erinnerte die Öffentlichkeit daran, wie sie sich in der Gegenwart der Kaiser zu verhalten hatte, wobei der Respekt vor den selbsternannten Gottkönigen an Verehrung grenzte. ⓘ
Römische und spätrömische kaiserliche Sarkophage
Eine besonders prestigeträchtige Verwendung von Porphyr war seine Wahl als Material für kaiserliche Sarkophage im 4. und frühen 5. Diese Tradition scheint mit dem Porphyrsarkophag von Diokletian in seinem Mausoleum begonnen zu haben, der zerstört wurde, als das Gebäude in eine Kirche umgewandelt wurde, von dem sich aber vermutlich Fragmente im Archäologischen Museum in Split, Kroatien, befinden. Die ältesten und am besten erhaltenen Sarkophage werden heute in den Vatikanischen Museen aufbewahrt und sind als Sarkophage der Helena und Konstantina bekannt. ⓘ
Neun weitere kaiserliche Porphyrsarkophage befanden sich lange Zeit in der Kirche der Heiligen Apostel in Konstantinopel. Sie wurden von Konstantin VII. Porphyrogenitus im De Ceremoniis (Mitte des 10. Jahrhunderts) beschrieben, der sie als die Sarkophage von Konstantin dem Großen, Constantius II., Julian, Jovian, Theodosius I., Arcadius, Aelia Eudoxia, Theodosius II. und Marcian bezeichnete. Die meisten von ihnen sind trotz der Plünderungen durch spätere byzantinische Kaiser, Kreuzfahrer und osmanische Eroberer noch vollständig oder in Fragmenten erhalten. Vier von ihnen schmücken derzeit die Fassade des Hauptgebäudes des Istanbuler Archäologiemuseums, darunter eine, deren abgerundete Form Alexander Wassiljew dazu veranlasste, auf der Grundlage der Beschreibung von Konstantin Porphyrogenitus eine Zuordnung zu Kaiser Julian vorzunehmen. Vasiliev vermutet, dass die neun kaiserlichen Sarkophage, darunter einer, der ein crux ansata oder ein ägyptisches Kreuz trägt, vor dem Transport nach Konstantinopel in Ägypten geschnitzt wurden. ⓘ
Porphyr-Sarkophage im nachrömischen Westeuropa
Die Tradition der kaiserlichen Porphyrsarkophage wurde vom ostgotischen König Theoderich dem Großen (454-526) aufgegriffen, in dessen Mausoleum in Ravenna noch heute eine Porphyrwanne steht, die als sein Sarkophag diente. Auch Karl der Kahle, König von Westfranken und römischer Kaiser, wurde in Saint-Denis in einer Porphyrwanne beigesetzt, bei der es sich möglicherweise um dieselbe Wanne handelt, die auch als Dagoberts Wanne" (cuve de Dagobert) bekannt ist und sich heute im Louvre befindet. ⓘ
Das Grab von Peter III. von Aragonien im Kloster Santes Creus in der Nähe von Tarragona verwendet eine Porphyrwanne oder einen Alveus, von dem man annimmt, dass er ursprünglich der Sarkophag des spätrömischen Kaisers Constans in seinem Mausoleum in Centcelles war, einem nahe gelegenen Ort mit einer gut erhaltenen Rotunde aus dem 4. ⓘ
In Sizilien wurde im 12. und 13. Jahrhundert eine weitere Gruppe von Porphyrsarkophagen hergestellt, die ab der Herrschaft Rogers II. für königliche und später kaiserliche Bestattungen verwendet wurden: König Roger II., König Wilhelm I., Kaiser Heinrich VI. Sie befinden sich heute alle in der Kathedrale von Palermo, mit Ausnahme von Wilhelm in der Kathedrale von Monreale. Die Wissenschaftlerin Rosa Bacile geht davon aus, dass sie von einer lokalen Werkstatt aus Porphyr geschnitzt wurden, der aus Rom importiert wurde, wobei die vier letztgenannten (aufgrund der Beobachtung ihrer Kanneluren) wahrscheinlich alle von einem einzigen Säulenschaft stammen, der möglicherweise aus den Caracalla- oder Diokletiansthermen stammt. Sie stellt fest, dass diese sizilianischen Porphyrsarkophage "die allerersten Beispiele mittelalterlicher freistehender weltlicher Grabmäler im Westen sind und daher eine einzigartige Rolle in der Geschichte der italienischen Grabkunst spielen (frühere und spätere Grabmäler grenzen an Mauern und sind von diesen abhängig)". ⓘ
An den Wänden der achteckigen Cappella dei Principi sind sechs große Sarkophage aus Porphyr zu sehen. [[Medici_Chapel#Cappella dei Principi|Cappella dei Principi]] (Fürstenkapelle), die als eine von zwei Kapellen im architektonischen Komplex der Basilika San Lorenzo in Florenz, Italien, für die Familie de' Medici errichtet wurde. Purpurner Porphyr wurde auch in der opulenten Kapelle reichlich verwendet, mit einer Verkleidung aus Marmor, in die andere farbige Marmore und Halbedelsteine eingelegt sind und die die Wände vollständig bedeckt. Die Kapelle wurde von Cosimo I., dem Großherzog der Toskana (1537-1574), geplant und von Ferdinand I. de' Medici nach einem Entwurf von Matteo Nigetti errichtet, der 1602 einen von Don Giovanni de' Medici (einem Sohn von Cosimo I.) ausgeschriebenen informellen Wettbewerb gewann und während der Ausführung von Buontalenti etwas abgeändert wurde. ⓘ
Das von dem Architekten Louis Visconti entworfene Napoleon-Grabmal im Pariser Invalidendom steht im Mittelpunkt des Sarkophags des verstorbenen Kaisers, der oft als aus rotem Porphyr gefertigt beschrieben wurde, was jedoch nicht stimmt. Der Sarkophag Napoleons besteht aus Quarzit, sein Sockel jedoch aus grünem Andesitporphyr aus den Vogesen. ⓘ
Sarkophag Friedrichs II. in der Kathedrale von Palermo, Sizilien, aus Porphyr
Innenraum der Cappella dei Principi der Medici in Florenz (Fotografie aus den 1870er Jahren)
Sarkophag von Napoleon in Les Invalides, Paris, aus Quarzit mit einem Sockel aus grünem Porphyr ⓘ
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Moderne Verwendungen
In Ländern, in denen viele Autos Spikereifen haben, wie Schweden, Finnland und Norwegen, ist es üblich, dass Autobahnen mit Asphalt aus Porphyrzuschlagstoffen gepflastert werden, damit die Deckschicht dem extremen Verschleiß durch die Spikereifen standhält. ⓘ
Porphyrarten und strukturell ähnliche Gesteine
Porphyre im eigentlichen Sinn
Es wird allgemein zwischen quarzreichem und quarzarmem Porphyr unterschieden. Beim Erstgenannten finden sich neben Feldspat- auch Quarzkristalle als Einsprenglinge. Eine mittlerweile veraltete Bezeichnung für dieses Gestein ist daher Quarzporphyr, wobei damit vor allem „alte“ (paläozoische) quarzreiche Porphyre bezeichnet wurden. Der heute zu verwendende Name für dieses Gestein ist Rhyolith. Dieser Name macht allerdings keine Aussagen über das Gefüge, sondern nur über den Mineralbestand und die vulkanische Entstehung. Daher ist nicht jeder Rhyolith zwangsläufig auch ein Porphyr. Genaugenommen muss daher von porphyrischem Rhyolith gesprochen werden, wenn ein entsprechendes Gefüge vorliegt. ⓘ
Quarzarme Porphyre können Quarz noch in der Grundmasse enthalten. Er kann aber auch vollständig fehlen. Da die genauere chemische Zusammensetzung für dessen Definition keine Rolle spielt, fallen unter den Begriff des quarzarmen Porphyrs mehrere Gesteine, wie zum Beispiel Andesit, Trachyt oder Dazit. Hierbei gilt dasselbe wie für Rhyolith – nicht jedes so bezeichnete Gestein ist zwangsläufig porphyrisch. Für paläozoisch gebildete Dazite (bisweilen auch für „alte“ quarzarme Porphyre allgemein) war, analog zu Quarzporphyr, die Bezeichnung Porphyrit gebräuchlich, insbesondere bei Vorhandensein von Einsprenglingen aus Plagioklas. ⓘ
Porphyrgranit u. ä.
Ein Porphyrgranit oder Granitporphyr ist ein quarz- und alkalifeldspatreiches plutonisches Gestein bzw. Ganggestein, dessen Gefüge zwischen dem eines echten Granites und dem eines vulkanischen Porphyrs steht. Hierbei werden die Gesteine mit noch relativ grobkörniger Grundmasse als Porphyrgranit, die Gesteine mit sehr feinkörniger Matrix, einem jedoch sehr hohen Anteil an relativ kleinen Einsprenglingen als Granitporphyr bezeichnet. In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung bzw. dem Mineralbestand existieren entsprechend auch Granodioritporphyre und Dioritporphyre. Bei entsprechenden basischen Gesteinen spricht man hingegen von porphyrischen Doleriten und Mikrogabbros. ä. ⓘ
Porphyrtuff
Der petrographische Gesteinsbegriff Porphyrtuff ist aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit der so bezeichneten Gesteine mit den „echten“ Porphyren sprachlich an diese angelehnt. Einige Vorkommen von Porphyrtuffen wurden früher sogar tatsächlich als Porphyre klassifiziert und die in diesen Vorkommen abgebauten Naturwerksteine werden noch heute als „Porphyre“ verkauft. Porphyrtuffe sind zwar vulkanischer Herkunft und chemisch mit Rhyoliten, Daziten oder Andesiten identisch, unterscheiden sich durch ihren eigentlichen Entstehungsprozess von diesen jedoch deutlich: Es handelt sich nicht um erkaltete Lavaströme, sondern um pyroklastische Sedimente. Das porphyrische Erscheinungsbild geht bei ihnen auf die Zusammensetzung aus sehr feinkörniger vulkanischer Asche, welche die Grundmasse bildet, und darin eingebetteter, grobkörnigerer Lapilli, den „Einsprenglingen“, zurück. Vor allem die Aschepartikel sind oft so schnell abgekühlt, dass es sich nicht, wie bei den „echten“ Porphyren um mikrokristallines Material handelt, sondern um vulkanisches Glas mit amorpher Ultrastruktur. Die Entstehung zahlreicher Porphyrtuffvorkommen wird mit pyroklastischen Strömen in Zusammenhang gebracht. Solche Porphyrtuffe werden auch Ignimbrite genannt. ⓘ
Bekannte Porphyrtuffe aus Deutschland sind der Rochlitzer Porphyr, der Hilbersdorfer Porphyrtuff (Zeisigwald-Tuff) und der Rüdigsdorfer Porphyrtuff, alle aus dem Rotliegend von Sachsen. ⓘ
Kupferporphyr
Als Kupferporphyr oder Copper Porphyry werden kupferreiche subvulkanische Porphyre bezeichnet, welche heutzutage als Erzlagerstätten für Kupfer, Gold oder Molybdän Bedeutung haben. Diese an Subduktionszonen gebundenen Gesteine entstehen bei der Intrusion eines fluidreichen (insbesondere Wasser) Magmas in höhere Gesteinsschichten. Die Fluide sammeln sich bei der nun beginnenden Kristallbildung in der Restmagma an und dringen in das Deckgebirge ein. Die Fluide sind angereichert an Schwermetallen, welche bei der Metasomatose des Deckgebirges ausgefällt werden. Die Zusammensetzung der Schwermetalle hängt von dem Entstehungsort ab, so sind in basaltischen Inselbögen vorkommende Kupferporphyre goldreicher, während in saurer Kruste entstandenen Porphyre u. a. Molybdän anreichern. ⓘ
Vorkommen in Mitteleuropa
Porphyre sind in Deutschland relativ weit verbreitet. Sie entstanden dabei vor allem zur Zeit des Rotliegend im Unteren Perm. Große Vorkommen gibt es unter anderem im Thüringer Wald, in Nordwestsachsen (der Rochlitzer Porphyr oder bei Dornreichenbach), im nördlichen Saalekreis und in Halle (Saale) (siehe auch Hallescher Porphyrkomplex) und am Haarstrang. Weitere bedeutende Vorkommen in Deutschland findet man bei den Bruchhauser Steinen, am Battert, im Odenwald, im Tharandter Wald und im Meißener Land (Leutewitz/Andesit). ⓘ
Weiterhin sind skandinavische Porphyre als eiszeitliches Geschiebe in Norddeutschland recht häufig und sehr weit verbreitet. Sie sind, mit Ausnahme der permischen Porphyre aus dem Oslograben, meist präkambrischen Alters. Zuweilen sind bestimmte Porphyre als Leitgeschiebe charakteristisch für ein definiertes Herkunftsgebiet. Dazu zählt z. B. der Rhombenporphyr aus dem Oslograben. ⓘ
Sehr ausgeprägt ist auch das Vorkommen innerhalb der Etschtaler Vulkanit-Gruppe in Südtirol und dem Trentino. ⓘ
Verwendung
Porphyre dienen einerseits als Massenrohstoff für die Baustoffindustrie, insbesondere für die Schotter- und Splittherstellung. Andererseits sind sie auch ein begehrter Naturwerkstein. Vor allem poliert können sie durch ihr porphyrisches Gefüge sehr dekorativ wirken. Dabei finden sie sowohl im Außenbereich als auch im Innenbereich Verwendung, etwa als Fassadenverkleidung oder als Arbeitsplatte in der Küche. Aufgrund der raschen, oberflächennahen Abkühlung sind die meisten Porphyrvorkommen von einem engmaschigen Netz aus Abkühlungsklüften durchzogen, sodass aus diesen keine größeren Werksteinblöcke gewonnen werden können, was die Einsatzmöglichkeiten etwas einschränkt. ⓘ