INHOUDSOPGAVE,
INHOUDSOPGAVE, ................................................................. 2 NHOUDSOPGAVE, .................................................................. 2 VOORWOORD, ....................................................................... 4 Verder hoop ik dat iedereen veel plezier zal hebben tijdens het lezen.INLEIDING, ................................................................... 4 INLEIDING, ........................................................................... 5 EEN KRISTAL VAN HEEL DICHTBIJ, ....................................... 7 DE CHEMISCHE EIGENSCHAPPEN, ......................................... 7 o Indeling van kristallen naar de scheikundige stoffen, ... 9 Klasse I,.................................................................................. 9 Klasse II, ................................................................................ 9 Klasse III, ............................................................................. 10 Klasse IV, .............................................................................. 10 Klasse V, ............................................................................... 10 Klasse VI, .............................................................................. 11 Klasse VII, ............................................................................ 11 Klasse VIII, ........................................................................... 11 Klasse VIII-1, ........................................................................ 12 Klasse VIII-2, ........................................................................ 12 Klasse VIII-3, ........................................................................ 12 Klasse VIII-4, ........................................................................ 12 Klasse VIII-5, ........................................................................ 12 Klasse VIII-6, ........................................................................ 12 NATUURKUNDIGE EIGENSCHAP, .......................................... 14 o Het kubisch kristalstelsel, ................................................ 15 o Het hexagonaal kristalstelsel, .......................................... 15 o Het trigonaal kristalstelsel, .............................................. 15 o Het tetragonaal kristalstelsel, .......................................... 15 o Het rombisch kristalstelsel,.............................................. 15 o Het monoklien kristalstelsel, ............................................ 16 o Het triklien kristalstelsel, ................................................. 16 o Amorfe mineralen, ......................................................... 16 MOHS HARDHEID,................................................................ 17 LICHT, ................................................................................. 18 o Kleuren van kristallen, ................................................ 20 Kleurcentra door mineraalvormende elementen, ........................ 20 Kleurcentra door elektronen in het kristalrooster, ....................... 20 Kleuren door inwendige structuur, ............................................ 20 DE VORMING VAN KRISTALLEN, .......................................... 21 o Het primaire vormingsprincipe, ................................... 22 Vulkanieten, .......................................................................... 23 Plutonieten, ........................................................................... 23 o De secundaire vormingswijze, .................................... 24 Sedimentatie, ........................................................................ 24 o De tertiaire vormingswijze, ......................................... 25 Regionale metamorfose,.......................................................... 26 2
De kringloop der gesteenten (figuur 26), .................... 26 DE HELENDE VERMOGENS VAN KRISTALLEN, ...................... 28 o Amethist, .................................................................... 29 o Aventurijn, .................................................................. 30 o Bergkristal, ................................................................. 31 o Citrien, ........................................................................ 32 o Rozenkwarts, .............................................................. 33 OVEREENKOMSTEN TUSSEN KRISTALLEN, ........................... 34 o De overeenkomsten van de onderzochte kristallen, ............ 34 o Overeenkomsten tussen niet onderzochte kristallen,........... 34 CONCLUSIE, ......................................................................... 36 NAWOORD, .......................................................................... 37 BRONVERMELDING, ............................................................. 38 o
3
VOORWOORD, Van huis uit ben ik opgegroeid met edelstenen. Het is dus niet zo raar dat ik hierin geïnteresseerd ben. Toen ik de opdracht kreeg om een onderwerp te vinden voor een groot werkstuk kwam ik al snel hierop. Het lijkt me erg leuk om andere mensen iets te leren over edelstenen, over hoe ze ontstaan, over wat je er mee kunt doen en andere dingen. Omdat ik ben opgegroeid met edelstenen en met het idee dat er meer is tussen hemel en aarde zal ik wat willen vertellen over dit aspect van kristallen. Maar omdat niet iedereen hiermee is opgegroeid zal ik proberen om zo concreet mogelijk te zijn en zonder al te veel termen waarmee ik heb leren leven. Het is namelijk onmogelijk om dit allemaal uit te leggen. Verder hoop ik dat iedereen veel plezier zal hebben tijdens het lezen.
4
INLEIDING, Stenen liggen overal voor het oprapen, in de achtertuin, in het park, op het strand of als je op vakantie gaat naar een bergachtig gebied. Vaak zullen deze stenen mooie zijn, maar het zijn gewoon stenen. Het zijn grote varianten van zand. Als je stenen lang gaat schuren krijg je zand. Hierbij moet je niet denken aan een uur of een dag maar aan honderden of zelfs duizenden jaren. En zoals iedereen weet, als ergens veel van is, blijkt het minder of niets waard. Zo ook met gewone stenen, dus ook de stenen die je vind aan het strand of op vakantie in de bergen. Er zijn echter ook momenten dat je het gevoel hebt dat die ene steen die je in je hand houd meer waard is dan alle anderen op de berg. Of dat je kunt zien dat deze ene steen die je ziet liggen anders is dan alle andere op het strand. Dit komt ook voor, je hebt of ziet dan mogelijk een edelsteen. Je kunt een steen die je hebt gevonden in de bergen met een hamer en een priem splijten, en dan heel soms blijkt er binnen in die steen een holte te zitten met aan de rand een prachtige compositie van kristalletjes. Dit wordt een geode genoemd (figuur 1) Op zo‟n moment voel je je net een geoloog, want je hebt een „schat‟ gevonden. Deze schat is dan in de vorm van een kwarts. Zo heb je dan je eigen kristal gevonden. Figuur 1 Zo heeft iedereen wel eens van kristallen, edelstenen en mineralen gehoord. Velen hebben ze zelf gezien en hebben zelf van deze „stenen‟. Veel mensen willen niet toegeven dat zij een kristal in huis hebben, want dat word soms geassocieerd met het onbekende of met magie. Dat komt doordat mensen niet begrijpen wat kristallen zijn of betekenen. En omdat veel religies mensen bang maken voor dingen die niet op een lijn liggen met wat deze religie predikt. Maar ik denk dat maar weinig mensen die op een westerse manier zijn opgegroeid geen edelstenen of kristallen in huis hebben. Als je me niet gelooft moet je maar eens in het juwelenkistje van je vrouw, moeder of zus kijken. Veelal zul je daar oorbellen met diamantjes of hangers met mooie robijnen of saffieren vinden. Misschien zie je daar ook een paar minder bekende edelstenen. Zo blijkt dat veel mensen toch een aantrekkingskracht voelen tot kristallen en edelstenen. Wat kenmerkt verschillende edelstenen en kristallen, en waardoor verschillen zij van elkaar?
5
Om uit te vinden welke edelsteen het is, is moeilijk. Dat komt omdat er heel veel verschillende soorten zijn die zich onderscheiden op verschillen in kleur, helderheid of hardheid. Zo is het duidelijk dat een rode, ondoorzichtige steen niet hetzelfde is als een heldere kleurloze steen. Maar er zijn ook stenen die er ongeveer hetzelfde uitzien (of hetzelfde) en dan is het moeilijker. Zo heb je bijvoorbeeld een apofyliet en een bergkristal, beide zijn kleurloos en helder en ook de hardheid is hetzelfde. Op zo‟n moment moet je Figuur 2 ook nog kijken naar de plaats waar de steen is gevonden en dus ook naar de vormingswijze. Je kunt echter ook voelen wat voor soort steen het is. Als je een beetje gevoelig bent voor Energie(verschillen) dan kun je „intunen‟ (figuur 2) op de steen en dan is er duidelijk een verschil te voelen. De ene steen kan dan bijvoorbeeld heel rustgevend zijn, terwijl door de andere je handen of voeten erg beginnen te tintellen. Ik ga uitzoeken wat de verschillen zijn binnen een bepaalde soort. Want nadat je de soort hebt bepaald blijkt het ook nog zo te zijn dat veel soorten bestaan uit nog meer ondersoorten. Zo is de kwarts uit de bergen misschien een bergkristal, maar het kan ook een amethist zijn of een citrien. Bij de laatste twee kun je verschillen zien door de kleurverschillen, maar als het een erg „wolkerige‟ bergkristal is kan het ook een melkkwarts zijn. Hier zijn beide wit. Zo is het erg moeilijk. Door te onderzoeken welke chemische elementen in een kristal zitten. Ik wil uitzoeken wat het verschil is binnen een familie. Om het nog moeilijker te maken hebben kristallen (en dus edelstenen) helende vermogens. Elk kristal(soort) heeft een andere kracht, zo is de ene erg rustgevend en helpt bij slaapproblemen, een ander kan erg energiek zijn en dus een oppeppertje geven. Weer een ander kan helpen bij spanningen of zenuwachtigheid. Zo zie je, voor bijna elk kwaaltje is er wel een kristal die kan helpen. Het mooie is dat je daarvoor niet hoeft te geloven dat de kristallen jou helpen. Als je dat niet doet doen ze het ook wel, maar het is wel handig als je wel op de kristallen vertrouwd. Zo werken ze namelijk beter en help je jezelf ook nog eens, want door vertrouwen te hebben in de kristallen heb je of krijg je (weer) vertrouwen in jezelf en sta je steviger in je schoenen. Ik wil een verband te vinden tussen de helende vermogens en kristallen uit dezelfde familie.
6
EEN KRISTAL VAN HEEL DICHTBIJ, Het is moeilijk uit te leggen wat nou precies een kristal is, ligt het aan de manier waarop de moleculen ten opzichte van elkaar liggen of ligt het aan het molecuul zelf. Misschien ligt het zelfs aan de atomen in het molecuul. Of de manier waarop de atomen in het molecuul liggen. DE CHEMISCHE EIGENSCHAPPEN, In de natuur treffen we niet meer dan 81 verschillende stabiele atomen aan. Ze onderscheiden zich slechts van elkaar door hun aantal elementaire deeltjes (figuur 3). Het proton heeft zijn naam “het belangrijkste” (uit het Griekse protos) te danken aan het feit dat het aantal protonen in een atoom bepaalt om welk element het gaat. Zodra er zich in een atoom dus een proton meer of minder bevindt spreken we van een andere element. Het proton ligt samen met het neutron in de kern. Het neutron welke neutraal van lading is kan echter in verschillende aantallen aanwezig zijn zonder dat het de chemische samenstelling verandert. Het zorgt echter wel voor isotopen die verschillend kunnen reageren of er zelfs voor kan zorgen dat het element radioactief wordt. Het aantal elektronen is gelijk aan het aantal protonen, tenzij er sprake is van ionen. De “ruimte” waarin de elektronen om de atoomkern heen cirkelen wordt de elektronenwolk of elektronenmantel Figuur 3 genoemd. Deze wolk heeft een specifieke opbouw, waardoor atomen in staat zijn zich met elkaar te verbinden. Deze wolk bestaat uit een aantal “schillen” waarin zich de elektronen bevinden. In de schil die het dichts bij de kern ligt zitten er maximaal 2, dit omdat elektronen zich onderling van elkaar afstoten en de protonen in de kern ze aantrekken. De volgende schil kan er maximaal 8 hebben. Dit komt doordat de onderlinge afstand groter is zodat er meer elektronen in deze schil kunnen. Wanneer een elektronenschil volledig is bezet door elektronen is deze stabiel. Dat betekent dat de schil net meer elektronen opneemt of afstaat. Als de buitenste schil bezet is, is het atoom stabiel. Het atoom zal dan geen enkele chemische reactie vertonen. Dit komt alleen voor bij de zogenaamde edelgassen: Helium, Neon, Argon, Krypton en Xenon. Zolang een atoom nog plaats heeft in zijn schil zal hij verbindingen aangaan met andere atomen die hem dan in staat stellen om de stabiele toestand te bereiken. Het atoom zal proberen om vreemde elektronen op te nemen of 7
eigen elektronen afstoten zodat de buitenste schil vol raakt of helemaal leeg wordt zodat de volgende schil dichter bij de kern vol is. Deze bindingen tussen atomen om in een stabiele toestand te raken zijn voornamelijk: de ion-binding (tussen metaal- en niet-metaalatomen), De atoombinding (tussen niet-metaalatomen) en de metaalbinding (tussen metaalatomen). Niet alle elementen uit de scheikunde zijn terug te vinden in mineralen. Sommige ontbreken omdat ze geen verbindingen aan gaan (edelgassen), en sommige omdat ze door de mens zijn gemaakt in laboratoria en kernreactoren (plutonium is daarvan de bekendste). Om de elementen af te bakenen die natuurlijk mineralen vormen worden de elementen onderverdeeld in: metalen, niet-metalen en „halfmetalen‟. (figuur 4) Halfmetalen: Silicium (Si), Germanium (Ge), Arseen (As), Seleen (Se) en Telluur (Te).
Figuur 4
Silicium welke een van de meest voorkomende elementen is in het mineralenrijk zorgt voor de overgrote meerderheid (meer dan 95%) van de vierduizend bekende mineralen. De halfmetalen vormen meer dan 99,9% van de aardkorst. Elk heeft zijn eigen specifieke eigenschappen die zorgt voor karakteristieke eigenschappen. Mineralen bestaan over het algemeen uit twee delen, een metalen en een niet-metalen deel. Zelden zien we in de natuur een metaal of niet-metaal zonder verbindingen (met uitzondering van bepaalde gassen in de atmosfeer, denk aan zuurstof en stikstof die alleen een verbinding met elkaar aangaan waardoor dus N2 en O2 ontstaan). Opvallend is dat in de natuur veel meer metalen dan niet-metalen voorkomen. Als we nauwkeuriger gaan kijken zullen we zien dat het aandeel van de nietmetalen zijn basiseigenschappen vastlegt, terwijl het metalen aandeel de variaties aanbrengt. 8
Bij mineralen die hetzelfde niet-metalen deel bevatten treffen we gemeenschappelijke eigenschappen aan, terwijl de metalen de karakteristieke kleur geven. Indeling van kristallen naar de scheikundige stoffen, Zoals de biologie de dieren- en plantenwereld indeelt, deelt de mineralogie de verschillende mineralen in op basis van overeenkomsten en verschillen in de basiselementen. Zij zijn verdeeld in acht groepen. Zij krijgen hun van het niet-metalen deel, als de haai een vis is (en dus bepaalde overeenkomstige eigenschappen heeft) is het metalen deel, welke de uiteindelijke vorm bepaald, de haai en het niet-metalen deel de vis, welke de hoofdgroep vertegenwoordigd.
I
Mineraalklassen Natuurlijke elementen
II III
Sulfiden Halogeniden
IV V VI VII VIII
Oxiden Carbonaten Sulfaten Fosfaten Silicaten
Niet-metalen deel Bestaat uit enkel element Zwavel Fluor, Chloor, Broom en Jood Zuurstof Koolzuur Zwavelzuur Fosforzuur Kiezelzuur
Scheik. formule Symbool van het element S F, Cl, Br en I O CO3 SO4 PO4 SinOm
Klasse I, De mineralen uit klasse I, de natuurlijke elementen, bestaan uit slechts één mineraalvormende stof, dus uit één enkel element. Dit komt zeer zelden voor in de natuur aangezien er slechts weinig elementen in staat in zuivere vorm te bestaan zonder zich met een ander element te verbinden. Onder de niet-metalen lukt dat alleen Figuur 5 koolstof, welke kan worden aangetroffen als grafiet of Diamant (Cn) (figuur 5), en zwavel (S8). Onder de metalen lukt komen alleen de edelmetalen goud (Au), zilver (Ag) en koper (Cu), soms in pure vorm voor. Er wordt dan gesproken van een gedegen metaal. Klasse II, De mineralen uit de klasse der sulfiden zijn afgeleid van zwavel, om precies te zijn van zwavelwaterstof. Dit uiterst giftige gas is vaak een product van verrotting en produceert de geur van verrotte eieren. Zwavelwaterstof wordt gevormd tijdens vulkanische activiteit en tijdens het verrotten van organisch materiaal en komt bijna overal op aarde in 9 Figuur 6
variërende hoeveelheden voor. Door verbindingen met metalen ontstaan sulfiden. Deze sulfiden zijn meestal ondoorzichtig en worden gekenmerkt door een metaalachtige glans. Hun scheikundige formule eindigt op S. Pyriet (figuur 6) bijvoorbeeld is FeS2 (ijzersulfide). Onder andere: Antimoniet, Boji-stenen, Chalcopyriet, Covllien, Jamesoniet, Marcasiet en Sfaleriet. Klasse III, De mineralen uit de klasse der halogeniden zijn afgeleid van de halogenen (een groep elementen met dezelfde covalentie, 1) waaronder chloor en fluor. In hun pure vorm zijn halogenen giftig, maar ze vormen makkelijk een verbinding met andere elementen omdat zij maar een elektron „te kort‟ komen om stabiel te worden. Door de verbinding worden zij waardevolle zouten. In verbinding met waterstof vormen zij agressieve zuren, bijvoorbeeld fluorwaterstof (HF) en chloorwaterstof (HCl) oftewel zoutzuur. Wanneer deze zuren in contact komen met metalen vormen zij transparante mineralen zoals Fluoriet (figuur 7) (CaF2) of Figuur 7 Steenzout (NaCl) ook wel keukenzout. Klasse IV, De mineralen uit de klasse der oxiden zijn afgeleid van zuurstof. Ze kunnen overal ontstaan aangezien zuurstof in magma, water en in de lucht aanwezig is. De vorming van oxidemineralen kan zich onder onze ogen afspelen, bijvoorbeeld bij roestvorming. Dus elke corrosiereactie. Zuurstof is het meest voorkomende mineraalvormende element op aarde, vijftig procent van de vaste aardkorst bestaat hieruit. De formule voor oxiden eindigt op O, bijvoorbeeld hematiet oftewel ijzeroxide (Fe2O3) Onder andere: Hematiet, Magnetiet, Tijgerijzer, Alexandriet, Chrysoberiel, Spinel, de Korindgroep (o.a. Robijn en Saffier), De kwartsgroep (Bergkristal (figuur 8), Amethist etc.) en de aan kwartsgroep verwante mineralen (obsidiaan en opaal), Jaspis en Figuur 8 Agaat. Klasse V, De mineralen uit de klasse der carbonaten zijn afgeleid van koolzuur (H2CO3) welke een erg instabiele verbinding is van vloeistof en gas die in haar vloeibare vorm makkelijk ontbonden wordt. Als koolzuur reageert met metalen worden er stabielere, vaste verbindingen gevormd. Zelfs dan houden ze een mogelijkheid om te reageren. Hun scheikundige formule eindigt op CO3. Calciet (figuur 9) is bijvoorbeeld CaCO3 (calciumcarbonaat) Onder andere: Aragoniet, Azuriet, Dolomiet, Figuur 9
10
Magnesiet, Malachiet en Rhodochrosiet. Klasse VI, De mineralen uit de klasse der sulfaten zijn afgeleid van zwavelzuur welke een verbinding is van waterstof met een sulfide (H2SO4) en is een vloeistof met een zeer hoge dichtheid. Zwavelzuurverbindingen zijn zeer stabiel en bestendig. De formules van sulfaten eindigen op SO4. Anhydriet bijvoorbeeld is CaSO4 (calciumsulfaat). Onder andere: Anhydriet, Celestien en Seleniet (figuur 10) (gekristalliseerd gips). Figuur 10 Klasse VII, Mineralen uit de klasse der fosfaten zijn afgeleid van fosforzuur (H3PO4) waarin het centrale element fosfor is. Fosfaten zijn een belangrijke buffer door zowel basen als zuren te neutraliseren. De formules van fosfaten eindigt op PO4. Varisciet bijvoorbeeld is AlPO4 (aluminiumfosfaat). Onder andere: Apatiet, Turkoois (figuur 11), Varisciet en Vivianiet. Figuur 11 Klasse VIII, Mineralen uit de klasse der silicaten zijn afgeleid van kiezelzuur (HxSiyOz). Deze is een van de meest veelzijdige onder de zuren: dat is ook de reden dat de structuur ervan niet kan worden uitgedrukt in een enkele formule. De kleinste eenheid bestaat uit een enkel siliciumatoom. Door middel van afsplitsing van water kunnen er verschillende verbindingen vormen tot zogenaamde sorosilicaten (groepen), ketensilicaten (ketens), ringsilicaten (ringen), bladsilicaten (bladen) of tektosilicaten (stellages, trapeziums) Dit betekent dat er veel verschillende soorten kiezelzuur bestaan. Silicaten bezitten daarom de meest veelzijdige kristalroosters waardoor het onmogelijk is om een algemene beschrijving te geven en verdere onderverdeling dus noodzakelijk is.
11
Klasse VIII-1, Het kristalrooster van eilandsilicaten bevat individuele silicaatmoleculen, afzonderlijke tetraëders als eilandjes tussen de metaalionen. Hun formules eindigen op SiO4. De manier waarop deze silicaten zijn gestructureerd resulteert in zeer compacte mineralen met een hoge dichtheid. Onder andere: Andalusiet, Chiastoliet, Cyaniet, Dumortieriet, de Granaatfamilie (Rhodoniet e.a.), Peridoor, Sillimaniet, Topaas en de Zirkoonfamilie Klasse VIII-2, Het kristalrooster van de sorosilicaten bevat silicaatmoleculen die zich hebben verbonden tot paren of kleine groepjes van twee tot vier verbonden tetraëdersHun formules eindigen op SinO3n+1. Prehniet heeft dan bijvoorbeeld de formule Ca2Al2[(OH)2/Si3O10]. Onder andere: Epidoot, Prehniet, Vesuvianiet en de Zoïsietfamilie. Klasse VIII-3, Het kristalrooster van de ringsilicaten bevat ringen van drie tot twaalf gesloten silicaattetraëder-cirkels. Hun formules eindigen op SinO3n. Wanneer deze ringen zijn geordend in zuilachtige structuren in het mineraal, worden zij heel goede geleiders. Als de ringen niet regelmatig zijn geordend, is de structuur meer sponsachtig en ontstaan er ondoorzichtige mineralen. Onder andere: Aquamarijn, Beril, Bixbiet, Goudberil, Heliodoor, Morganiet, Smaragd, Ioliet, Dioptaas, de Toermalijnfamilie, Chrysocolla en sugiliet. Klasse VIII-4, Het kristalrooster van de ketensilicaten bevat silicaattetraëders die zijn verbonden tot lange ketens. Hun formules eindigen op SinO3n. Door de lengte van de ketens, die vaak niet bepaald kan worden, echter wordt alleen de verhouding tussen silicium en zuurstof gegeven (2:6). Onder andere: Actinoliet, Nefriet, Bronziet, Diopsied, Jadeïet, en Kunziet. Klasse VIII-5, Het kristalrooster van bladsilicaten bestaat uit silicaattetraëders die zich hebben verbonden tot bladen. Hun formules eindigen op SinO2n+2. Deze bladen vertonen een zeer sterke cohesie (onderlinge aantrekkingskracht). Ze kunnen gemakkelijk van elkaar gescheiden worden maar het is onmogelijk om de bladen dwars door te snijden. Onder andere: Apofylliet, Biotiet, Charoïet, Lepidoliet en Serpentijn. Klasse VIII-6, 12
Het kristalrooster van tektosilicaten vormt driedimensionale roosters van silicaattetraëders , waarin meestal nog meer elementen zijn ingebouwd zoals aluminium, beryllium of boor. Deze roosterstructuren zijn te gecompliceerd om ze te kunnen reduceren tot een eenvoudige, algemeen toepasbare samenvattende formule. Er is teveel verschil per steen dus moet elke steen apart opgezocht worden in gespecialiseerde literatuur. Vaak hebben deze kristallen een glans onder het oppervlak die alleen onder een bepaalde hoek te zien is. Onder andere: Labradoriet (figuur 12), Maansteen en Figuur 12 Zonnesteen.
13
NATUURKUNDIGE EIGENSCHAP, Door de Deense natuurwetenschapper Nils Stensen kon in 1669 de mythe dat de prachtige natuurlijke structuur van kristallen door goden zou zijn gemaakt. Stensen ontdekte dat de hoeken tussen de vlakken van een bepaald mineraal altijd hetzelfde zijn. Vanuit deze ontdekking werd het duidelijk dat het niet willekeurige invloeden van de plaats van ontstaan waren die een kristal zijn vorm geeft, maar een eigenschap die het mineraal ertoe dwingt die bepaalde vorm aan te nemen. De kleur kan echter wel verschillen. In 1784 publiceerde de Franse onderwijzer René-Just Haüy zijn theorie over de structuur van kristallen. Door een ongelukkig voorval bij het laten vallen van een mooi exemplaar Calciet concludeerde hij, na het zien dat alle stukjes ongeveer dezelfde vorm hadden, dat kristallen al in hun kleinste deeltjes geometrische vormen moeten hebben. Deze conclusie was nog niet helemaal de waarheid, maar Haüy kwam er wel heel dichtbij. Atomen en moleculen zijn weliswaar zelf niet geometrisch maar zijn wel geordend in geometrische patronen. De later zogenoemde kristalroosters. Deze vormen worden verklaard door het feit dat afzonderlijke atomen en moleculen (meestal variërend in grootte) van het mineraal tijdens hun groei zo dicht mogelijk bij elkaar komen te zitten. Dit deels omdat ze naar elkaar toegetrokken worden, en deels omdat druk rondom het onmogelijk maakt ruimte te verspillen. Om de beschikbare ruimte optimaal te benutten is een geordend systeem altijd beter dan willekeurige chaos. Het zal duidelijk zijn dat wanneer er een ruimte gevuld moet worden zonder dat er open ruimte mag overblijven er gekozen moet worden voor hoekige vormen. En wanneer er geen rekening gehouden hoeft te worden met de randen zijn de geometrische vormen: het vierkant, de zeshoek, de driehoek, de rechthoek, de ruit, het parallellogram en het trapezium, het meest voor de hand liggend. Alleen bij deze vormen is er in staat om een ruimt te vullen zinder open plekken over te laten. Bij vijfhoeken, zevenhoeken, twaalfhoeken of cirkels zullen er altijd open ruimtes over blijven. Deze ruimte is niet over in een kristal. Dit is dan ook de reden dat er alleen kristalroosters met vierkanten, zeshoeken, driehoeken, rechthoeken, ruiten, parallellogrammen en trapeziums zijn. Andere soorten zijn er niet. De basisstructuur van het vierkant brengt dan vormen voort als de kubus, octaëder en rombendodecaëder. Alle kristallen, niet alleen van mineralen, maar ook organische kristallen zoals suikerkristallen, worden geregeerd door deze wetten. Kristallen kunnen daarom op basis van hun inwendige structuur worden ingedeeld in zeven afzonderlijke structuren, de zogenaamde kristalstelsels.
14
Het kubisch kristalstelsel, Het kubisch kristalstelsel (figuur 13) omvat alle kristallen waarvan de inwendige structuur vierkant is. Dit kan in de vorm van kubusvormige kristallen (Diamant, Fluoriet, Pyriet), maar ook als octaëdervormige kristallen (Diamant, Fluoriet, Pyriet). Ook kunnen er zich rombendodecaëders worden gevormd (Granaat, Lapis Lazuli) of pentagondodecaëders (Pyriet) en andere vormen.
Figuur 13
Het hexagonaal kristalstelsel, Kristallen met een hexagonaal kristalstelsel (figuur 14) hebben een inwendige hexagonale/ zeshoekige structuur. Hexagonale mineralen vormen in de regel zuilvormige hexagonale kristallen (Apatiet, Aquamarijn, Beril, Smaragd). Figuur 14
Het trigonaal kristalstelsel, Dit kristalstelsel (figuur 15) omvat alle kristallen waarvan de inwendige structuur driehoekig is. Trigonale mineralen hebben kristallen in de vorm van trigonale zuilen (Toermalijn) of hexagonale zuilen. De laatst genoemde heeft niet zo regelmatige gevormde als bij de hexagonale kristalstelsel gevormde zuilen. Voorbeelden van de trigonaal kristalstelsel hexagonale zuilen zijn: Amethist, Bergkristal, Citrien, Rookkwarts, Robijn, Saffier, Toermalijn. Ook kan een trigonaal kristalstelsel mineraal de vorm van een romboëder hebben (Calciet, Dolomiet, Magnesiet, Rhodoniet).
Figuur 15
Het tetragonaal kristalstelsel, Het tetragonaal kristalstelsel (figuur 16) omvat alle kristallen met een inwendige rechthoekige structuur. Tetragonale mineralen vormen in de regel kristallen met rechthoekige zuilen, soms met platte uiteinden en soms met een piramideachtige punt (Apofieliet, Rutiel, Zirkoon) Figuur 16
Het rombisch kristalstelsel, Kristallen met een rombisch kristalstelsel (figuur 17) hebben een inwendige ruitvormige structuur. Rombische mineralen vormen rombische kristallen (Aragoniet, Peridoot, Topaas). Soms echter ook hexagonale kristallen, aangezien drie samengevoegde ruiten samen een zeshoek vormen (Aragoniet), Dit type groei wordt wel pseudo-hexagonaal genoemd.
Figuur 17
15
Het monoklien kristalstelsel, Dit kristalstelsel omvat alle kristallen die een inwendige structuur hebben in de vorm van een parallellogram (figuur 18). Monokleine kristallen vertonen een scheve hoek waaraan dit stelsel zijn naam dankt, klinein is in het Grieks neigen of buigen, iets wat deze kristallen ook doen. Dit is het duidelijkst zichtbaar bij gips, dat vaak scheve kristallen heeft met duidelijk zichtbare parallellogramvormen (Seleniet). Andere monokliene kristallen zijn: Azuriet, Epidoot, Jade, Kunziet, Maansteen en Nefriet. Het triklien kristalstelsel, Het triklien kristalstelsel omvat alle kristallen met een inwendige trapeziumvormige structuur. Deze kristallen bevatten geen enkele rechte hoek, de inwendige structuur komt het best naar voren in amazonietkristallen die de vorm hebben van twee samengevoegde trapeziums. Ook: Cyaniet, Labradoriet, Zonnesteen en Turkoois.
Figuur 18
Figuur 19
Amorfe mineralen, Er zijn natuurlijk ook mineralen die geen inwendige structuur hebben. Dit komt dan doordat de vormingstijd te kort van duur was. Dit kan bijvoorbeeld bij het stollen van lava waardoor gesteente wordt gevormd. Tussen dit gesteente kan dan ook Obsidiaan gevormd worden. Het kan ook zijn dat er bij een meteorietinslag gesteente wordt gevormd door de grote hoeveelheid energie die erbij vrijkomt (Moldaviet, Tektiet). Het kan ook zijn dat er teveel verschillende soorten stoffen door elkaar zijn gemengd (Barnsteen, Opaal). Een ander veelgebruikte amorfe stof is glas, en kristalglas. De laatstgenoemde heeft wel de naam van kristal maar heeft geen inwendige kristalstructuur dus is het een amorfe stof.
16
MOHS HARDHEID, De Oostenrijkse mineraloog Friedrich Mohs was de eerste die een mineraal identificeerde door middel van de krasbaarheid. Hij stelde vast dat de diamant de hardste stof is die we kennen. Vervolgens ging hij op zoek naar mineralen die alleen door diamant gekrast konden worden. Boornitride is na diamant de hardste stof en kan niet worden gekrast door bijvoorbeeld korund. Dit geeft aan dat boornitride harder is dan korund maar zachter dan diamant. Op deze wijze heeft Mohs een tabel gemaakt met 10 heel bekende mineralen (tabel 1). Mohs Hardheid
1
Mineraal
Talk
Absolute Hardheid
'Krasinformatie'
1
Het zachtste mineraal. Met elk van de andere krasbaar.
(Mg3Si4O10(OH)2) 2
Gips (CaSO4·2H2O)
2
Krasbaar met een vingernagel.
3
Calciet (CaCO3)
9
Met een koperen munt krasbaar, met een stalen mes zeer goed snijdbaar.
4
Fluoriet (CaF2)
21
Met een mes enigszins krasbaar.
48
Met een mes nog krasbaar.
72
Met een mes nauwelijks, met een stalen vijl enigszins krasbaar.
Apatiet 5
(Ca5(PO4)3(OH-,Cl,F-))
6
Orthoklaas (KAlSi3O8)
7
Kwarts (SiO2)
100
Krast glas, staal, koper en de meeste andere stoffen.
200
Krast kwarts.
400
Krast topaas.
Topaas 8 9 10
(Al2SiO4(OH-,F-)2) Korund (Al2O3) Diamant (C)
1500
De hardste van alle bekende natuurlijke stoffen.
Tabel 1
Bij latere metingen bleek echter dat de schaal niet lineair is. In een laboratorium kan men de absolute hardheid bepalen. Hoewel de schaal niet correct is, is het een belangrijk instrument bij het identificeren van mineralen. De druk die bij de vorming een rol speelt bepaald voor een groot deel de hardheid. 17
LICHT, Simpelweg is licht een golf die wij niet kunnen zien. Het effect of gevolg wanneer licht een obstakel tegenkomt kunnen wij wel zien doordat er dan lichtgolven in ons oog terecht komen die wij kunnen omzetten in informatie.
Figuur 2
Licht bestaat uit golven met bepaalde golflengtes. Deze golflengtes kunnen heel groot en heel klein zijn (zie figuur 20). Zoals te zien is zien wij maar een heel klein stukje van het spectrum met ons blote oog. Alle andere golflengtes kunnen wij alleen waarnemen door middel van apparatuur die wij daarvoor hebben ontwikkeld, denk daarbij aan radar, radio, röntgenapparatuur e.a. Licht wordt vaak aangeduid als een golfverschijning. Toch is dit niet de enige aanduiding, Licht wordt ook beschouwd als deeltje, een foton. Deze tweestrijd heeft een hele geschiedenis: In de oude natuurkunde waarin Newton samen met anderen een belangrijke rol speelt, werden alle verschijnselen omtrent licht verklaard vanuit het standpunt dat licht een golfbeweging is, door Christiaan Huygens die in de 17e eeuw als eerste beweerde dat licht een golfbeweging is. Lang was dit de enige opvatting. Toen eind 1800 en begin 1900 de moderne fysica zijn intreden deed. Men ging natuurkundige verschijningen proberen te verklaren. De proton, neutron en elektron werden ontdekt. Later werden steeds meer verschijningen waargenomen die met licht te maken hadden, maar die niet verklaard konden worden met het golfmodel uit de oude natuurkunde.
18
Licht ontstaat wanneer er bij een chemische reactie zoveel energie vrijkomt dat als een elektron in aangeslagen toestand weer naar de basistoestand gaat die enorme energie vrijkomt. Bij de zon ontstaat daarbij veel straling, zichtbaar licht is daar een van, maar ook röntgenstraling, infrarode straling, ultraviolette straling en radioactieve straling. Bij een gloeilamp worden de atomen in de gloeidraad van enorme hoeveelheden energie voorzien. De elektronen gaan dan in aangeslagen toestand, als de elektronen dan in de basistoestand terugvallen zenden ze straling uit. Omdat hier de energie veel Figuur 3 lager is dan die van de zon komt hier geen gevaarlijke straling bij vrij, wel zendt het zichtbaar licht en infrarode straling uit. Wanneer de uitgezonden straling de golflengte heeft die mensen kunnen zien, dus tussen 750 nanometer en 350 nanometer, spreekt men van luminescentie. Wanneer een foton van de zon op aarde tegen een voorwerp komt geeft het een beetje van zijn energie aan een elektron in zo‟n voorwerp (figuur 21). Dit elektron komt dan in aangeslagen toestand, wanneer het elektron weer in basistoestand komt zendt het een foton uit die een golfbeweging heeft die complementair is aan die van de kleur dat het voorwerp is. Dit foton komt ons oog dan binnen en prikkelt de zenuw die gevoelig is voor die golflengte. Deze zenuw zendt deze informatie door de centrale oogzenuw naar de hersenen, de hersenen zetten deze informatie dan om in een beeld. Als licht een voorwerp ingaat dat transparant is treed er breking op. De hoek waaronder het licht vervolgens breekt of buigt hangt af van de stof waaruit het licht komt en in welke het gaat. Wanneer licht vanuit een dunnere stof komt dan waar het ingaat wordt de hoek ten opzichte van het oppervlak groter. Licht weerkaatst. Bij weerkaatsing wordt er veel licht simpelweg niet opgenomen maar onder een hoek anders dan de invalshoek weerkaatst. Het meeste licht weerkaatst diffuus. Hierbij komt licht op een oppervlak dat ruw is, het kan glad lijken maar is dan toch ruw. Bij diffuse weerkaatsing gaat het weerkaatste licht alle kanten op. Licht kan echter ook spiegelend weerkaatsen. Dit komt vooral voor bij spiegels. Het oppervlak is dan zo glad dat de invalshoek gelijk is aan de uitvalshoek. Ook is de richting in tegengestelde richting.
19
Kleuren van kristallen, Om een bepaalde kleur te vormen moet een mineraal in staat zijn bepaalde delen van wit licht te absorberen. Deze mogelijkheid bestaat als er zoggenaamd kleurencentra aanwezig zijn in het mineraal. Kleurencentra worden gevormd door mineraalvormende elementen die elektrisch geladen zijn (meestal metalen), door vrije elektronen die gevangen zitten in een kristalrooster, of door zekere structurele eigenschappen waardoor het binnenvallende licht wordt gebroken en voor een deel geabsorbeerd, zoals in figuur 21. Kleurcentra door mineraalvormende elementen, Dit is de meest voorkomende bron van kleur. Veel metalen, met name chroom, ijzer, kobalt, mangaan en nikkel, zijn in staat om bepaalde golflengten van het licht te absorberen. Ze worden dan ook kleurdragers genoemd. Als een van deze metalen de grootste component van een mineraal is spreken we van eigen kleur. De kleur wordt veroorzaakt door de mineraalvormende elementen die karakteristiek zijn voor dit mineraal. Als de kleur wordt door in zeer kleine hoeveelheden aanwezige bijmengingen of sporen, wordt het een vreemde kleur genoemd. Eigen kleur en vreemde kleur kunnen worden onderscheiden met behulp van het bepalen van de zogenaamde streepkleur. Hierbij moet er met het mineraal een flinke kras worden gemaakt op een ongeglazuurd porseleinplaatje. Bij eigen kleur ontstaat dan een gekleurde streep, bij een vreemde kleur blijft er een witte streep achter. Heel harde mineralen moeten worden verpulverd. Het fijne stof zal dan alleen kleur hebben als de kleur van het mineraal eigen is. Bij een vreemde kleur is het poeder wit. Kleurcentra door elektronen in het kristalrooster, Door ioniserende (radioactieve) straling, met name tijdens het ontstaan van een mineraal, kunnen elektronen uit een atoom worden geslingerd en op een andere plaats in het kristalrooster terechtkomen. Wanneer het mineraal is afgekoeld verhindert het voltooide, compacte kristalrooster de terugkeer van de elektronen naar hun oorspronkelijke positie. Deze elektronen nemen gemakkelijk lichtenergie op en worden op deze manier kleurcentra. Kleuren door inwendige structuur, Fijne structuren binnen in een mineraal zorgen er eveneens voor dat het licht wordt gebroken. Zo ontstaat bij chalcedoon door zijn fijne korrelige structuur de karakteristieke blauwe kleur. Inwendige scheuren, spleten, lamellen of onregelmatige oppervlakken kunnen eveneens de oorzaak zijn van kleurige lichtreflecties. Zo zijn de microscopisch kleine korreltjes in opaal er de oorzaak van dat het mineraal licht reflecteert in alle kleuren van het spectrum. Bij labradoriet en maansteen gebeurt iets soortgelijks.
20
DE VORMING VAN KRISTALLEN, De aarde is ontstaan uit een gaswolk van kleine stofdeeltjes. En door een toenemende zwaartekracht zijn deze deeltjes steeds dichter bij elkaar gekomen totdat de aarde meer massa kreeg. De aarde is daarna ingeklonken tot een hete bal van stoffen.
Figuur 22
Vandaag de dag is het binnenste van de aarde niet anders dan die hete bol (figuur 22). Door afkoeling kreeg de aarde een harde korst waar wij op leven, maar deze korst is relatief erg dun. Als je de aarde als een appel voorstelt, dan is de schil de aardkorst. Het binnenste van de aarde is een vloeibare massa die constant in beweging is, dit noemen we magma. De beweging komt doordat de magma in het midden aanzienlijk heter en dus lichter is dan de magma dichter bij het oppervlak (de aardkorst). Dit verschil in gewicht zorgt ervoor dat het hete magma uit het middelste van de aarde voortdurend naar de korst stijgt en het relatieve koele magma naar het midden daalt, waar het weer opwarmt zodat er een cyclus
21
ontstaat. Deze beweging zorgt ervoor dat de aardkorst die op de magma drijft ook constant in beweging is. Zo ontstaan scheuren en bergen zoals de Marianatrog en het Himalaya gebergte. Waar deze scheuren zich helemaal openen, tot aan het magma, komt magma naar de oppervlakte, opgeduwd door de druk in de kern van de aarde. Als het magma onder zo‟n druk staat dat het door de aardkorst naar boven komt spreken we van een vulkaanuitbarsting. In de meeste gevallen bereikt het magma het aardoppervlak niet, het stolt terwijl het zijn weg naar boven volgt. Het afkoelen en stollen van magma, of het nou onder het oppervlak of erop gebeurd, leidt tot de vorming van stollingsmineralen en –gesteenten. Het primaire vormingsprincipe, In de eerste fase is de magma nog erg bewegelijk en kun je het nog niet echt mineralen of stenen noemen. Alle substanties kunnen vrij met elkaar vermengen. Er is nog niet echt sprake van mineraalvorming. Behalve het feit dat de magma nog geen mineraalvorming vertoont is dat er andere factoren een rol spelen. De magma heeft niet overal dezelfde samenstelling. De drukverschillen zijn enorm, daarmee ook de temperatuurverschillen. Doordat de temperatuur en de druk verschillend is, is de afkoelingssnelheid verschillend. Een ander heel belangrijk aspect is dat er genoeg ruimte moet zijn om kristallen te vormen. Magma is gesmolten steenmassa. Vanwege de hoge temperaturen (een paar duizend graden Celsius) wordt alle materie die zich in het magma bevindt vloeibaar. Wanneer de steenmassa eenmaal begint af te koelen, kan het magma niet langer alle materie in dezelfde mate van oplossing bevatten. Een deel van de stof begint neer te slaan (wordt vast, het hoeft niet perse te dalen). Er zijn eerst een paar kleine kernen die steeds groter groeien omdat deze kernen fungeren als basis waarop de andere stoffen kunnen groeien. Dit proces zet zich voort totdat, aan het eind van de afkoelingsfase, alle vloeibare materie vast is geworden. Als het eindproduct uit gelijksoortige materie bestaat, spreken we van een mineraal. Bestaat het eindproduct uit een mengeling van substanties, uit diverse mineralen, dan noemen we het steen. De grootte van de kristallen hangt af van de snelheid waarmee het magma afkoelt of hoeveel tijd en ruimte het mineraal heef om te groeien. Stenen en mineralen die direct zijn gevormd uit magma noemen we stollingsgesteenten en –mineralen. Magmatische mineralen kenmerken zich door het feit dat ze zijn gevormd tijdens de hierboven beschreven stollingsprocessen. Afhankelijk van waar ze werden gevormd, aan de oppervlakte of diep in de grond, worden de stollingsgesteenten onderverdeeld in gesteenten of mineralen van vulkanische oorsprong (Vulkanieten) en gesteenten die diep in de aarde zijn gevormd (Plutonieten).
22
Vulkanieten, Vulkanieten vormen over het algemeen fijnkorrelige gesteenten waar de mineralen inzitten die alleen zeer kleine kristallen produceren. De bekendste zijn de lichtgewicht lavastenen zoals puimsteen, die hun structuur te danken hebben aan gassen in het lava, of het vastere basalt, een zeer hard gesteente zonder gasbellen. Kristallen die op deze manier worden gevormd zijn: Luipaard- of Figuur 23 Ogenjaspis, Rhyoliet en Vuuropaal. In sommige gevallen, wanneer de lava extreem snel afkoelt bijvoorbeeld als het in (zee)water stroomt, blijft de vorming van kristallen achterwegen (figuur 23). Vanwege de hoge temperatuurverschillen stolt het lava zo snel zodat er een glasachtige massa achterblijft, zo ontstaat bijvoorbeeld Obsidiaan. Plutonieten, Bij de plutonieten vormen niet alle mineralen zich tegelijk. De eerste mineralen beginnen zich in het vloeibare, afkoelende magma vrij te vormen. Afhankelijk van hun dichtheid bewegen ze zich omhoog of omlaag. Zo ontwikkeld magma zich op verschillende manieren, het deelt zich op. Bepaalde mineralen hopen zich op diverse diepten op en komen daar in geconcentreerde vorm voor. De eerste stap in het proces van mineraalvorming wordt de vloeibaar-magmatische formatie genoemd. Het betekent de vorming van mineralen uit vloeibaar magma. Dit proces doet zich voor bij temperaturen tussen 700 en 1100 graden Celsius en onder een enorme druk (enkele honderden bar). Enkele voorbeelden van zo gevormde kristallen zijn: Epidoot, Olivijn, Aventurijn, Rozenkwarts en Zirkoon. Soms dringen uit het magma afkomstige gassen door tot het nabijgelegen gesteente. Ook dit kan leiden tot de vorming van mineralen, en wel via substanties die uit het gesteente wegvloeien en een verbinding aangaan met de gassen uit het magma. Dit vormingsproces wordt pneumatolytische formatie genoemd. De mineralen die voortkomen uit deze formatie zijn onder andere: Apatiet, Lepidoliet, Topaas en Toermalijn. Als tijdens de afkoelingsfase de temperatuur eenmaal onder de kritische waterdruk van 357 graden Celsius is gekomen worden oplossingen in water gevormd. Boven deze temperatuur is water alleen aanwezig als gas, als de temperatuur onder deze grens komt kan water, mits de druk hoog genoeg is, vloeibaar voorkomen. Wanneer deze 23
oplossingen opdrogen blijven mineralen achter. Hun formaties worden hydrothermaal genoemd. Bekende kristallen zijn onder andere: Amazoniet, Aragoniet, Fluoriet, Kunziet en Maansteen. Omdat water veel makkelijker stroomt dan het dikke magma, kan het sneller en gemakkelijker in scheuren in het omliggende gesteente doordringen. In de rotsholten slaan de mineralen als een korst neer, zo worden ganggesteenten gevormd. De mineraaloplossing in zulke omgevingen koelen maar zeer langzaam af, dit Figuur 24 vanwege de isolerende eigenschappen van de omliggende gesteente. Dit houdt in dat de hier neergeslagen mineralen in staat zijn om prachtige, zeer grote kristallen te vromen. Een ander belangrijke factor is dat ze genoeg ruimte hebben om te groeien. Enkele bekende soorten zijn onder ander: Agaat, Amethist (figuur 24), Bergkristal, Chalcedoon en rookkwarts. De secundaire vormingswijze, Deze ontstaanswijze vindt plaats aan het oppervlak en wordt verricht door zon, regen, hitte, kou en wind. Dit werk van weer en wind noemen we verwering of erosie. Erosie vlakt hoge bergen af, de vorst doet rotsen splijten waardoor solide bergruggen in puinhellingen veranderen. De losse stenen en steengruis blijven daar niet eeuwig liggen. De zwaartekracht zorgt ervoor dat ze langzaam naar beneden worden getransporteerd. Soms kan dat als steenlawines, soms is daar niets van te merken. Bergstromen, afkomstig van smeltijs en gletsjers, voert deze stenen naar rivieren die de stenen vervolgens uit het dal voeren. In het water worden de stenen op natuurlijke wijze gepolijst doordat ze tegen elkaar worden geschuurd. Het schuursel wat dan ontstaat is zand en het nog fijnere stof vinden we terug als slib. Sommige mineralen lossen volledig op in het water, dit zijn voornamelijk kalk en zout. Sedimentatie, Water kan alleen materie transporteren zolang het stroomt. Op plaatsen waar het water nauwelijks stroomt, zoals meren, zal het alles wat het heeft meegevoerd afzetten. Deze bezinksels kunnen grote hoeveelheden worden en dienen als basis voor de vorming van nieuwe steenmassa‟s. Dit soort afzetting wordt sedimentatie genoemd, en de stenen die zo ontstaan zijn sedimentaire gesteenten. Onder andere: Anhydriet, Calciet, Dolomiet, Oöliet, Seleniet en Pyriet. Ditzelfde proces vindt ook op een veel onopvallendere manier plaats. In stenen die net onder het aardoppervlak liggen kan oppervlaktewater binnendringen. Dit water bevat zuurstof, koolstofdioxide en zuren.
24
Het dringt door in scheuren en spleten en begint met oplossen van de steen, waardoor mineraalvormende elementen vrijkomen. De mineraalvormende elementen die zijn vrijgekomen vormen, met de stoffen die zich al in het water bevinden, verbindingen en worden daarna terplekke als nieuwe mineralen afgezet of verder getransporteerd en als bezinksel afgezet op dieper gelegen plaatsen. Dit proces leidt tot de vorming van vele nieuwe mineralen, vooral in gesteenten die rijk aan ertsen zijn. En vindt plaats in de verwerings- of oxidatiezone, de zone tussen het aardoppervlak en de grondwaterspiegel. Door het vrijgeven van elektronen door de nog actieve zuurstof uit de lucht transformeren metaalatomen tot ionen (geladen deeltjes). Alleen als ionen zijn metalen in staat nieuwe verbindingen aan te gaan of in water op te lossen. Mineralen die in de oxidatiezone voorkomen zijn onder andere: Azuriet, Malachiet, Chrysocolla, Dioptaas, Turkoois en Varisciet. Het gebied onder de grondwaterspiegel wordt de cementatiezone genoemd. In deze laag worden de opgeloste ionen vanuit de oxidatielaag afgezet. Hier vinden reductiereacties plaats waarbij de metaalionen weer neutrale metaalatomen worden. Deze neutrale atomen blijven niet in opgeloste toestand. Hier ontstaan mineralen zoals Koper en Zilver, maar ook Koperchalcedoon en Covelliet. De tertiaire vormingswijze, In de onderste lagen van de aardkorst krijgen de stenen en mineralen ook geen rust. Ze staan constant onder de invloed van het magma en de enorme druk die in het binnenste van de aarde heerst. De aardkorst bestaat uit afzonderlijke platen of eilanden die boven op de magma drijven, vergelijkbaar met de manier waarop ijs(schotsen) op water drijft. Deze platen zijn niet overal even dik en ze zijn onderling ook niet even dik. De platen waar een zee of oceaan boven ligt zijn dunner (5 tot 10km) dan die waar zich continenten bevinden (20 tot 60km), hierdoor steken de continentale platen boven de oceanische platen en is er een duidelijk verschil. Doordat de stromen van het magma in het binnenste van de aarde zijn de verschillende platen constant in beweging. Op sommige plaatsen worden de platen tegen elkaar aangeduwd zodat ze over elkaar heen schuiven en als het ware kreukelen waardoor er bergen ontstaan. Zo ontstaan lange bergketens als het Himalaya, de Rocky Mountains en de Andes. In deze gebieden is de aardkorst op zijn dikst. Slechts 10 procent van de plaat wordt omhoog gestuwd. De overige 90 procent verdwijnt dus in de diepte. Deze processen laten vanzelfsprekend sporen na op het gesteente. De extreme druk die tijdens zo een proces op de betrokken gesteenten wordt uitgeoefend zorgt er zelfs voor dat deze van structuur verandert. Mineralen die oorspronkelijk willekeurig en in alle richtingen met elkaar verweven waren beginnen zich onder invloed van druk te ordenen. Ze zullen zich zoveel mogelijk dwars op de drukrichting rangschikken (figuur 25). Figuur 25
25
Sommige mineralen worden letterlijk uitgeperst (als een sinaasappel op een pers) zodat bepaalde elementen eruit lopen. Deze stoffen verzamelen zich en vormen vervolgens nieuwe mineralen die beter bestand zijn tegen de enorme druk. Soms gebeurt het dat aangrenzende lagen gesteente zo worden samengeperst dat ze elementen uitwisselen met het bewegende gesteente en nieuwe mineralen vormen in een soort grenslaag. Elke structuurverandering die ruimte bespaart en meer weerstand biedt tegen de uitgeoefende druk zal onherroepelijk plaatsvinden waardoor compleet nieuwe gesteenten ontstaan. De transformatie van bestaand gesteente onder extreme druk en temperatuur, zonder dat het smelt, wordt metamorfose genoemd. De zo ontstane gesteenten worden metamorfe gesteenten genoemd. Regionale metamorfose, Er kan ook metamorfose plaatsvinden als gesteente steeds verder worst samengeperst doordat er andere lagen bovenop de steenlaag komen die de laag steeds verder de diepten in stuwt. In dit geval en bij het hierboven beschreven proces spreken we van regionale metamorfose. Aangezien in beide gevallen gebieden onderhevig zijn aan transformatie onder extreem hoge druk waarbij het gesteente niet smelt. Mineralen die zo ontstaan zijn onder andere Cyaniet, Granaat, Jade, Nefriet, Serpentijn, Thuliet, Tijgerijzer en Zoïsiet. Een ander bekend en veelgebruikt voorbeeld van een metamorf gesteente is marmer (getransformeerd kalksteen), waarin soms afzettingen van Lapis Lazuli en Smaragd worden aangetroffen. De kringloop der gesteenten (figuur 26), Zo wordt het duidelijk dat gesteenten met hun mineralen niet zo eeuwig en onveranderlijk zijn als wij vaak denken. Hun tijdspanne is ongelooflijk veel groter dan de onze, zo is een gemiddelde diamant 15.778.800 jaar oud. Mineralen zijn dus in een constant proces van transformatie, ook hier vind je schepping, verandering en ontbinding. Uit magma ontstaan stollingsgesteenten en mineralen, door verwering worden deze weer verandert in sedimentaire gesteenten en secundaire mineralen. Deze beide soorten Figuur 26
26
kunnen een metamorfose ondergaan en metamorfe gesteenten en mineralen worden, die op hun beurt door verwering terug kunnen veranderen in sedimentaire gesteenten en mineralen. Ten slotte kan de hitte van de metamorfose zo groot worden dat het gesteente weer smelt. Dan is de kringloop der gesteente weer gesloten, want gesteente wordt dan weer magma.
27
DE HELENDE VERMOGENS VAN KRISTALLEN, Het is algemeen bekend dat aan kristallen helende vermogens worden aangeschreven, dit is waarschijnlijk dan ook de reden waarom veel mensen met argusogen naar kristallen kijken. Dit komt waarschijnlijk omdat een edelsteen niet ingenomen kan worden, via vertering of via inhaleren, maar dit kan niet (tenzij de steen wordt verpoedert en opgelost) zonder de steen kapot te maken. Een kristal of edelsteen werkt wel door deze op de huid te dragen, of deze zelfs maar in de buurt te houden. Om een beter begrip te krijgen moeten we het idee dat ons wezen begrensd wordt door ons fysieke lichaam loslaten. Elk wezen en voorwerp heeft een uitstraling, een emanatie of aura. Dit is al honderd jaar geleden natuurkundig bewezen. Deze uitstraling kan het best worden gezien als energie, in de wetenschap vaak aangeduid als: warmte, licht of andere elektromagnetische straling. Dit betekent dat wij voortdurend zijn betrokken bij een energie-uitwisseling met onze omgeving. Dit kan zijn dat wij de warmte van het zonlicht absorberen en warmte uitstralen tot de invloeden van elektriciteitsleidingen, radiozenders en magnetrons. In recente jaren hebben verschillende proeven bewezen dat elektrosmog, veroorzaakt door elektrische stroom en radiozenders, een negatieve invloed kan hebben op de gezondheid. Zo‟n energieveld kan worden aangetoond door middel van „kirlianfotografie‟. Hierbij wordt een object of persoon gefotografeerd in een spanningsveld met een spanning van meer dan 1000 volt. Peter Mandel verfijnde deze techniek en onderzocht meer dan 1 miljoen foto‟s om overeenkomsten en verbanden te vinden. Een aura kan ook worden waargenomen door mensen die daar gevoelig voor zijn. Dit hoeft niet te betekenen dat deze mensen altijd in de paranormale hoek te vinden zijn. Vaak worden deze mensen na een eerste ervaring wel in die richting getrokken omdat de paranormale richting veel antwoorden heeft voor zulke mensen. Stenen hebben een soortgelijke straling. Hun straling is het gevolg van omzetting van geabsorbeerd licht en ligt overwegend in het infrarode gebied van het spectrum en voor een klein deel bij de microgolven. Infrarood straling wordt door de huid opgenomen die wij voelen als warmte. Microgolven echter dringen in het hele organisme door en bereiken zo alle weefsels en organen.
28
Amethist,
Figuur 27
Sk. formule Kristalstelsel Vorming Kristalgroep Mohs hardheid
[SiO2 + (Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na)] Amethist behoort tot het trigonale kristalstelsel. Amethist is tot stand gekomen volgens de primaire vormingswijze. Amethist behoort tot de oxiden (kwartsgroep). 7
Amethist (figuur 27) komt uit de groep van kwartskristallen, die zichtbare, grote kristallen vormen (macrokristallijne kwarts). De ijzersporen die in twee valenties in het kristalrooster liggen opgeslagen zijn verantwoordelijk voor de violette kleur. Amethist wordt hydrothermaal gevormd uit zwak ijzerhoudende kiezelzuuroplossingen en zit voornamelijk in holten en vulkanisch gesteenten die door gasbellen zijn gevormd. Een rotsholte die aan de binnenkant met Amethistkristallen is bekleed wordt een amethistdruse of –geode genoemd. Fysiek neemt Amethist spanningen weg, en werkt pijnstillend bij verwondingen, kneuzingen en zwellingen. Zwellingen zullen snel minder worden. Het helpt bij alle organen die uit het ectoderm zijn ontstaan, d.w.z. bij zenuwaandoeningen, longziekten en aandoeningen aan de luchtwegen, huidaandoeningen zoals steenpuist, en darmklachten. Verder reguleert Amethist de dikkedarmflora en werkt het als een tegengif tegen darmparasieten. Ook bevordert de steen het weer opnemen van water.
29
Aventurijn,
Figuur 28
Sk. formule Kristalstelsel Vorming Kristalgroep Mohs hardheid
[SiO2 + Kal2{(OH,F)2/AlSi3O10} + (Cr)] Aventurijn behoort tot het trigonale kristalstelsel. Aventurijn is tot stand gekomen volgens het primaire, secundaire en/of het tertiaire vormingsprincipe. Aventurijn behoort tot de oxiden (kwartsgroep). 7
Aventurijn (figuur 28) is een ruwe (grofkorrelige) kwartssoort, die zijn groene uiterlijk krijgt door insluiting van Fuchsiet. Het is gesteentevormend in magmatieten, sedimenten en kristallijne leien. Fysiek bevordert Aventurijn de regeneratie van het hart. Het stimuleert de vetstofwisseling en verlaagt het cholesterolgehalte. Daardoor voorkomt het arteriosclerose en hartinfarcten. Aventurijn werkt bovendien ontstekingsremmend, verzacht huidaandoeningen, uitslag en allergieën, versterkt het bindweefsel en werkt pijnstillend.
30
Bergkristal,
Figuur 29
Sk. formule Kristalstelsel Vorming Kristalgroep Mohs hardheid
[SiO2] Bergkristal behoort tot het trigonale kristalstelsel. Bergkristal is tot stand gekomen volgens de primaire vormingswijze. Bergkristal behoort tot de oxiden (kwartsgroep). 7
Bergkristal (figuur 29) is een kleurloos zuiver kristal. Het ontstaat in gangen of hydrothermaal op drusen en in spleten uit pure kiezelzuuroplossing die vrij is van vreemde andere bestanddelen. Fantoomkwartsen (figuur 30) ontstaan door afzetting op het oppervlak, als het kristal periodes (miljoenen jaren) niet groeit. Fysiek revitaliseert Bergkristal gevoelloze, koude, dove en verlamde plekken. Het brengt de hersenhelften in harmonie, versterkt de zenuwen en stimuleert de klieractiviteit. Bergkristal geeft energie, maar werkt koortsverlagend en pijnstillend. Ook vermindert het zwellingen, misselijkheid en diarree. Bovendien Figuur 30 versterkt Bergkristal de werking van andere kristallen.
31
Citrien,
Figuur 31
Sk. formule Kristalstelsel Vorming Kristalgroep Mohs hardheid
[ SiO2 + (Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na)] Citrien behoort tot het trigonale kristalstelsel. Citrien is tot stand gekomen volgens de primaire vormingswijze. Citrien behoort tot de oxiden (kwartsgroep). 7
Citrien (figuur 31) is een geel gekleurd kristalkwarts, de kleur komt door minimale ijzerinsluitsels en een licht ioniserende straling. In tegenstelling tot Amethist is het ijzer in Citrien driewaardig (Fe3+) waardoor de kleur geel is. Citrien ontstaat in pegmatieten of hydrothermaal in drusen en spleten. Wanneer een Amethist of rookkwarts wordt verhit ontstaat een gele kleur. De kleur die zo wordt verkregen is erg verwarmend. Het is meer geel dat naar oranje neigt, zoals in figuur 31. Een natuurlijke citrien heeft meer een koele gele kleur die soms naar honinggeel neigt, zoals in figuur 32. Figuur 32
Fysiek stimuleert Citrien de spijsvertering. Evenals de functie van de maag, milt en alvleesklier en werkt daardoor ook gunstig op diabetes in het beginstadium. Citrien versterkt de zenuwen en werkt verwarmend.
32
Rozenkwarts,
Figuur 33
Sk. formule Kristalstelsel Vorming Kristalgroep Mohs hardheid
[SiO2 + Na, Al, Fe, Ti + (Ca, Mg, Mn)] Rozenkwarts behoort tot het trigonale kristalstelsel. Rozenkwarts is tot stand gekomen volgens de primaire vormingswijze. Rozenkwarts behoort tot de oxiden (kwartsgroep). 7
Rozenkwarts (figuur 33) ontstaat primair in jonge pegmatieten en vormt zo ruwe brokken. Zelden ontstaan kristalgroepen door hydrothermale vorming. De roze kleur komt van titaan en mangaan. Fysiek stimuleert Rozenkwarts de doorbloeding van het weefsel. Het versterkt het hart en de geslachtsorganen, helpt bij seksuele problemen en is bevorderlijk voor de vruchtbaarheid. Ook tempert het agressiviteit.
33
OVEREENKOMSTEN TUSSEN KRISTALLEN, Uit onderzoek in literatuur kan ik opmaken dat er wel degelijk verbanden bestaan tussen kristallen uit dezelfde familie. Zo is een heldere kleurloze steen vaak verhelderend. Hij maakt dingen die lang onbegrijpelijk waren inzichtelijk. Bergkristal is daar een goed voorbeeld van, maar ook diamant is een heel verhelderende steen. De overeenkomsten van de onderzochte kristallen, De stenen die ik onderzocht heb hebben een paar overeenkomsten. De heldere kristallen, de Amethist, de Bergkristal en de Citrien werken allemaal in zekere maten verhelderend. De bergkristal werkt het best vanwege het gebrek aan kleur, dus zal het inzicht het minst gekleurd zijn. Daarmee bedoel ik dat het inzicht wat dan verkregen word niet in een hokje met een vooroordeel word geplaatst. De citrien daarentegen zal een inzicht verwarmen, vanwege de warme kleuren zal de steen de situatie vrolijker maken, of doen lijken. De amethist werkt ook erg verhelderend, maar vanwege de rustige kleur zal de steen je eigen reactie op de situatie of het inzicht kalmeren. Ondanks dat de rozenkwarts en de aventurijn niet helder zijn kunnen zij wel een situatie verhelderen. De rozenkwarts zal de situatie erg kleuren. Het zal de situatie verzachten. Dit effect heeft de aventurijn ook, maar in mindere mate. Omdat de stenen die ik onderzocht heb allemaal kwartsen zijn liggen hun eigenschappen erg dicht bij elkaar. Dit komt omdat zij allemaal hetzelfde element als basis hebben. Het zijn allemaal Siliciumoxiden. De kleur die hen onderscheid wordt bepaald door de overige elementen in de kristallen. Bergkristal is de zuivere kwartsvorm. Bij Citrien zit er drievoudig ijzer bij in, als drievoudig ijzer wordt opgelost ontstaat er een gele vloeistof, tijdens de vorming is er ijzeroplossing langs het kristal gekomen. De kwarts heeft dit opgenomen en is zo aan zijn gele kleur gekomen. Bergkristal en Amethist hebben dezelfde opbouw. Namelijk als geodes. Citrien kan ook zo ontstaan, maar kan er ook uitzien als rozenkwarts en aventurijn die vaak te weinig ruimte kregen om geodes te vormen, Rozenkwarts kan wel als cluster voorkomen, maar dit is uiterst zeldzaam. Overeenkomsten tussen niet onderzochte kristallen, Ik heb gekozen voor kristallen die dicht bij elkaar liggen. Er zijn natuurlijk heel veel andere stenen, vaak hebben deze stenen ook overeenkomsten. Stenen die dezelfde kleur hebben, hebben vaak overeenkomstige eigenschappen. Vaak delen zij dezelfde soorten extra metaalatomen die karakteristiek zijn voor een bepaalde kleur, zo zorgt ijzer(III) voor een gele kleur en koper voor een blauwe kleur. Stenen die dezelfde kleur hebben delen vaak ook helende eigenschappen. Zo is een groene steen erg verzachtend en geeft een gele, oranje en rode steen vaak meer energie. Een paarse steen geeft vaak
34
inzicht en een donkere, naar zwart neigende steen helpt vaak tegen hoofdpijn.
35
CONCLUSIE, In het begin vroeg ik mij af wat verschillende edelstenen en kristallen kenmerkt, en waardoor zij van elkaar verschillen. Na veel onderzoek ben ik erachter gekomen dat er verschillende dingen zijn die een kristal kenmerken. Ten eerste is er de chemische samenstelling. Door verschillende elementen, metaal en niet-metaal, ontstaan er verschillende mineralen. Onderverdeeld in verschillende klassen naar gelang de soort niet-metaal die als basis fungeert. Ten tweede is er de kristalstructuur. Deze is niet in te delen zoals de chemische samenstelling omdat deze voortkomt uit de manier van vorming. Kristallen uit dezelfde familie kunnen verschillende kristalstructuren hebben. Zelfs dezelfde kristalsoort kan verschillende structuren hebben. Ten derde is er de kleur. De kleur is een duidelijk kenmerk omdat iedereen dit kan zien. Kleur wordt door zowel de chemische samenstelling als de kristalstructuur veroorzaakt. Als vierde kenmerkt de vorming een kristal. Als een kristal de ruimte en grondstoffen krijgt dan kan het een geode vormen. Als het echter in een nauwe ruimte wordt gevormd krijgt het niet echt een karakteristieke vorm. De vorming is vaak samen met de structuur bepalend voor de uiteindelijke vorm van het kristal. Vervolgens is de hardheid kenmerkend voor elk kristal. Elke kristalfamilie heeft een bepaalde hardheid. Als laatste is het helend vermogen kenmerkend voor een kristal. Veel mensen kunnen deze vorm niet voelen of merken. Daarom geloven zij deze niet. Hoewel veel kristallen dezelfde eigenschappen delen doordat zij dezelfde kleur hebben, is de combinatie van helende vermogens karakteristiek. Deze punten zijn kenmerkend, maar deze punten maken de kristallen ook erg divers en verschillend.
36
NAWOORD, Na het maken van dit stuk ben ik een hoop te weten gekomen over kristallen, dingen die ik eerst niet wist en waar ik niet eens bij stilstond. Ik hoop dat jij als lezer ook wat meer te weten bent gekomen over edelstenen en kristallen. Ik hoop ook dat ik je kennis heb laten maken met deze wereld, als je er interesse in hebt gekregen zijn er genoeg boeken, sites en mensen die je verder kunnen informeren.
37
BRONVERMELDING, De kleine encyclopedie Mineralen, Éric Asselborn, Pierre-Jacques Chiappero, Jacques Galvier, Hervé Chaumeton Details gids voor mineralen en edelstenen, Walter Schumann Handboek geneeskrachtige stenen, Michael Gienger De positieve energie van helende stenen, Gisela Schreiber De kristallengids, Judy Hall Wikipedia: Kristalstructuur, Chemische samenstelling kristallen, Licht, Atoom, Mineraal, Kirlianfotografie, Luminescentie, Reflectie, Hardheidsschaal van Mohs
38
