HOOFDSTUK
II
Atomen
zijn voor ons geen onbekend begrip; zo worden de kleinste deeltjes genoemd
waarin de vaste, vloeibare en gasvormige stoffen kunnen worden ontleed zonder
zeer bijzondere kunstgrepen. Het blijkt dat er in de natuur 92 verschillende
soorten atomen voorkomen; deze soorten zijn de elementen. Gasvormige elementen
die we allen kennen zijn b.v. waterstof, helium, chloor en zuurstof; een
vloeibaar element is kwikzilver; elementen in vaste vorm zijn b.v. zwavel,
chroom, uranium. De scheikunde heeft ontdekt dat heel vaak atomen van
verschillende elementen zich verbinden tot moleculen. In één soort molecuul is
steeds een bepaalde verhouding van de atoomsoorten aanwezig. Het is nu zo, dat
moleculen van één type zich in de natuur vaak tot een compact lichaam
verenigen. Aangezien de moleculen een bepaalde vorm hebben, nemen die uit
aaneengebouwde moleculen bestaande compacte lichamen ook een bepaalde vorm aan.
Zo’n lichaam noemen we een mineraal en wanneer de vorm duidelijk zichtbaar is
spreken we van een kristal.
Mineralen
zijn dus in de natuur voorkomende homogene materialen van één bepaalde
scheikundige samenstelling. De afbakening van het begrip verschilt nog al wat
van mineraloog tot mineraloog; de één rekent er zelfs gassen toe, de ander
alleen vaste stoffen. Ook bestaat er wel verschil van mening over de betekenis
welke aan bepaalde mineraalnamen gehecht moet worden die al zeer lang geleden
zijn gegeven, toen men nog niet zo goed chemisch werk kon leveren als thans. Er
zijn daarvoor commissies van mineralogische nomenclatuur ingesteld. Een ander
gevolg van de hoge ouderdom van de mineralogische wetenschap (reeds
Aristoteles, 384 - 322 v. Chr., heeft deze beoefend) is dat veel van de
gewonere mineralen twee of drie namen hebben waarvan dan nog allerlei
schrijfwijzen voorkomen.
Sommige
mineralen zijn vanwege hun mooie kleur, doorzichtigheid, flonkering, structuur
of polijstbaarheid door de mens tot sieraad bestemd. Men spreekt dan van
edelstenen. Andere mineralen of mineraalmengsels leveren industriële grondstof;
dat zijn de veelal in mijnen gewonnen delfstoffen. Gesteenten zijn door de
natuur gevormde min of meer constant samengestelde grote lichamen vaste stof in
en op de aarde. Nederlandse gesteenten zijn b.v. zand, klei, kalksteen. Soms
bestaan gesteenten uit vrijwel slechts één mineraal (marmer, serpentijn,
Nederlandse zanden), maar vaak blijken onder de microscoop schijnbaar homogene
gesteenten uit heel verschillende mineralen in een mozaïek opgebouwd. Een goed
voorbeeld is het gesteente basalt, dat ieder wel van de dijken kent als zwarte
zuilen, die meestal zeskantig zijn. Basalt werd voor twee eeuwen nog wel als
mineraal beschouwd; de verbetering van de microscopen bracht al snel aan het
licht dat basalt een mengsel is van de mineralen augiet en plagioklaas met de
grondstof vulkanisch glas. De zeszijdige vlakken aan de zuilen ontstaan bij de
vorming van het gesteente en hebben niets uit te staan met de rangschikking van
moleculen in kristallen. De mineralogen kennen thans meer dan 7000
verschillende mineralen; daarvan is het leeuwendeel zeer zeldzaam en slechts
als minuscuul kristalletje of uit maar enkele vindplaatsen bekend; 500
mineralen komen min of meer algemeen voor en daarvan is ook maar een fractie zo
algemeen dat van gesteentevormend mineraal kan worden gesproken. Enkele
mineralen zijn van plant- aardige oorsprong (barnsteen, git), maar de overgrote
meerderheid behoort tot de levenloze natuur.
De
aardkorst bestaat geheel uit mineralen in meer of minder duidelijke vorm, al
kan men dat in het geval van b.v. klei alleen met een elektronenmicroscoop
zichtbaar maken. Wat gemakkelijker blijkt ons de opbouw uit minerale
bestanddelen van grof zand; bezien we dat onder de loupe dan zijn haast alle
korreltjes kwarts. Met het blote oog zien we al dat graniet uit verscheidene
mineraalsoorten is samengesteld.
Waar
Nederland grotendeels een oppervlakte uit klei, veen en zand heeft moeten we
voor mineralen òf een bezoek brengen aan die gebieden waar de vaste ondergrond
zijn neus naar boven steekt (rondom Winterswijk of in Zuid-Limburg) òf de
zwerfstenen gaan bestuderen die golfslag, rivierstroming en gletsjerwerking uit
Scandinavië, Duitsland, België en Frankrijk naar onze streken brachten. Onder
die zwerfstenen zijn nog al wat kristallijne gesteenten. Deze zijn veelal
gevormd door stolling van een gesteentesmelt (magma geheten), ook wel door
totale verandering in de diepte der aarde en afzettingsgesteenten (aan het
aardoppervlak ontstaan b.v. klei, kalkslib, zand). Bij deze processen groeien
kristallen welke het gesteente opbouwen.
Aan de
gesteenten zowel als aan de bergen merken we wel dat dit ontstaan zeer lang
achter ons moet liggen, daar de kristallen aan de oppervlakte er alles behalve
fris uitzien; de gesteenten zoals wij die thans zien (beleven is nog beter)
zijn geen begin- en geen eindproducten. In de schijnbaar dode gesteenten heerst
geen rust: diep in de bergen zowel als aan de oppervlakte vinden aanhoudend
omzettingen plaats van mineralen, oude materie wordt afgebroken, jonge
opgebouwd. Onder invloed Van druk, water, lucht, zon, temperatuur en onmetelijk
lange tijden ontstaan nieuwe mineralen, die elders reeds bestonden; dan
verweren ze. tot gruis en poeder, dat toch ook weer grondmateriaal is, nieuwe
bouwstof, waaruit elders weer wordt opgebouwd. Niets gaat op aarde verloren, er
is een kringloop van de stof; van hete mineralenmengsels tot rotsen,
steengruis, slib, sedimentgesteente, weer plooi- gebergte - da capo.
De
mineralen nu stellen de gesteenten samen; scherpe grenzen zijn hier niet te
trekken, en in ‘t algemeen spreekt men van een gesteente, wanneer een mineraal
of mengsel van mineralen in zo grote massa in de aarde voorkomt, dat het in
wezenlijke zin helpt de aardkorst op te bouwen. Marmer (dat hele gebergten
vormt) is dus wel, diamant geen gesteente.
|
|
|
3. Granietbestanddelen; kwarts
(gestreept aangegeven), veldspaat (Wit) en glimmer (zwart) |
Indien nu
de mineralen de componenten of opbouwers van de gesteenten zijn, ligt het voor
de hand, dat aan onze kennis dezer laatste een bescheiden kennis der mineralen
moet voorafgaan. Een voorbeeld zal dit wel voldoende verduidelijken. Daarvoor
kiezen we de graniet, welke voor grafmonumenten en winkelpuien veelvuldig wordt
gebruikt, maar die ook algemeen is als zwerfsteen in Nederland benoorden de
grote rivieren. Graniet bestaat uit de drie componenten glimmer, kwarts en
veldspaat, welke alle megascopisch, d.i. met het blote oog reeds zichtbaar zijn
(megas = groot, tegenover mikros klein). De glimmer
komt er in voor als zwarte, dan wel goudglanzende of kleurloos-doorschijnende
schilfers, die we er met een mespunt uit kunnen peuteren en van soortgelijke
stof zijn als de micaplaatjes van kolenkachels. De kwarts zien we veelal als
rondachtige, onregelmatige, zgn. glasglanzende, doorschijnende of wat grijzige
korrels, terwijl de veldspaat bestaat uit min of meer rechtkantige
ondoorzichtige stukjes, die hier en daar ook zelfs een enkele rechte of bijna
rechte hoek vertonen, benevens evenwijdige strepen, alsof het barsten zijn. De
kwarts breekt langs onregelmatige vlakken; de veldspaat volgens platte
spiegelende vlakjes.
Missen we
nu in een soortgelijk gesteente de kwarts, zodat de twee andere componenten
overblijven, dan spreekt men van syeniet.
Hebben we naast elkaar een grijze graniet en een grijze syeniet, dan komt het
er voor de onderscheiding dus op aan te speuren naar de kwarts, waarvan we de
eigenschappen dan ook goed moeten kennen.
Wanneer
we nu een grote witte kiezelsteen, die zelf geheel uit troebele witte kwarts
bestaat, doorslaan, dan kunnen we op een spleet soms wonderlijk mooie
suikertjes zien glinsteren, die door de loupe bekeken fraaie glasheldere kristalletjes
blijken, bestaande uit een zeszijdige piramide boven op een zeszijdig prisma.
Dat is nu de reinste kwarts in echt typische kristalvorm, het zgn. bergkristal.
We zien hier dat een kristal is een regelmatig, door platte vlakken begrensd
mineraallichaam met uitspringende hoeken. Groeien twee of meer kristallen
aaneen, dan ontstaan op de aanrakingsplaatsen inspringende hoeken; deze
kristallencombinatie heet aggregaat. Als de kristallen zich ontwikkelen in de
vrije ruimte, ontstaan de mooie vormen, maar bij de afkoeling in het
aardbinnenste van het hete magma (= deeg of smelt) tot graniet, kristalliseerde
waarschijnlijk wel eerst de glimmer, daarna de veldspaat en tenslotte uit het
restmagma de kwarts, die vanzelf de nog overgeschoten plekjes moest opvullen en
niet vrij kon uitgroeien.
|
|
|
|
|
4.
Kwartskristal uit een spleet in de St. Gotthard. |
|
5. Dun
schijfje basalt 20 vergroot, met doorsnede van olivijnkristal, deels weer in
het magma opgelost. |
|
|
|
|
Blijkbaar
is deze vorming uit de smelt niet ongestoord verlopen, daar ook de glimmer en
de veldspaat mestal geen ideale kristallen zijn, geen zuivere kristalvlakken
hebben, maar wel vaak aanzetstukken, die de vormen verdoezelen. Soms werd ook
het kristal voor een deel weer opgelost en kregen de kristalkanten een vervreten
aanzien. Dan weer ontstond door de stroming in het magma een evenwijdige
rangschikking van kleine, onzuiver begrensde kristalletjes. Tenslotte werden
zij nog wel gebroken, tengevolge van hoge druk na hun ontstaan, welk
verschijnsel men kataklase noemt (kata = af, klazein = breken).
Omdat
bovendien de gesteenten nog gewoonlijk miljoenen jaren aan verwering zijn
blootgesteld, zal het duidelijk zijn dat de kans op het aantreffen van goed
gevormde duidelijk waarneembare kristallen zeer gering is. We vinden ze in onze
zwerfstenen megascopisch in holten van witte kiezelsteen, in porfier, in
trachiet, en pegmatiet; terwijl onder het kleine goed meer ongeschonden
exemplaren voorkomen, die echter met een microscoop moeten worden opgespoord.
Uit het
bovenstaande zal wel voldoende blijken dat amateurgeologen voor de
onderscheiding der mineralen en gesteenten minder hebben aan de kennis der
zuivere kristallen, dan wel aan de vormen waarin de mineralen in de gesteenten
optreden. Daarom is slechts een bescheiden plaats in dit boek aan de
kristallografie ingeruimd, terwijl de nadruk wordt gelegd op het uiterlijk der
mineralen zowel in de verse gesteenten als in de verweringsvormen.
Ook de
scheikundige samenstelling der mineralen is voor ons van weinig direct belang,
al dienen we er toch iets van te weten, b.v. dat de meeste mineralen uit
meerdere elementen bestaan en slechts enkele, zoals goud, zilver, zwavel,
grafiet, enkelvoudig zijn.
Formules
leren ons de chemische samenstelling en doen verwantschap opmerken, wat weer
een middel is om orde in de grote massa te brengen en ons geheugen te hulp te
komen. Bij wetenschappelijke beoefening der mineralogie is de chemie een
belangrijk middel tot de opsporing der soorten, zoals de microscopie voor die
der gesteenten. Maar de meeste amateurs moeten het zonder de scheikunde
stellen: zij eist een moeilijke voorstudie en een kostbare installatie, en
veroordeelt daarom zichzelf bij onze liefhebberij Slechts een enkele chemische
reactie wordt door ons toegepast, nl. die van een zuur, om te onderzoeken of
kalk aanwezig is. Omdat sommige zandstenen, leistenen en kalkstenen bedrieglijk
veel op elkander kunnen lijken, in kleur zowel als in korrelgrootte, soortelijk
gewicht en insluitsels, is een bedruppelen met wat zoutzuur voldoende om
dadelijk het kalkmineraal te ontdekken, daar dit zich verraadt door opbruising
bij de ontwijking van het koolzuur.
|
|
|
1.
Pyrietkristallen in kalkconcretie (Kleigroeve, Winterswijk). De oligocene septariënklei
ontleent de benaming aan grote platte kalkconcreties met barsten (‘septa’)
welke vaak met mooie kristallen van pyriet en calciet zijn bekleed.
Afbeelding op ware grootte. |
|
|
|
2.
Fragment van limonietconcretie (Zwerfsteen van Borne). Grillige vormen, ontstaan bij
kristallisatie van limoniet of ijzerroest; vermoedelijk omzettingsproduct van
concreties van sideriet of ijzercarbonaat. Lengte van het brok |
|
|
|
3.
Rapakivi (Zwerfsteen
van Markelo). Een
zeer typisch gidsgesteente van de Ålandeilanden, Fins gebied in het Zuiden
van de Botnische Golf; de geringde veldspaten vormen een uitstekend
kenmerk. Lengte steen |
|
|
|
4. Pyterliet (Zwerfsteen van Elp). Een grofkorrelige graniet; kransen van blauwige kwartskorrels om de
rose veldspaten. Herkomst Finland. Lengte steen |
|
|
|
5. Rödökwartsporfier
(Zwerfsteen
van Borne). Op
het breukvlak zien we in de bruingrijze grond- massa lakrode veldspaten en
blauwige kwartsjes. Lengte steen |
|
|
|
6.
Karlshamngraniet (Zwerfsteen
van Vollenhove). Een
Zuidzweedse graniet, die grote microklientweelingkristallen bevat in een wat
fijnkorreliger medium van kwarts met biotiet. Lengte steen |
|
|
|
7. Zweedse Helsinkiet (Zwerfsteen van de
Noordoostpolder). Een kleurige syeniet rode veldspaten in groene epidoot
gebed. Lengte steen |
|
|
|
8. Olivijnbasalt (Zwerfsteen van Hilversum). De olivijn zien we als wat
glazige, geelgroene kristallen duidelijk uitkomen. Lengte van de steen |
Voor dit
doel neme men op excursie een klein flesje met zoutzuur mee, liefst in een
houten kokertje, daar bij breken van het flesje het bijtend vocht onherstelbare
vlekken in de kleren zou kunnen veroorzaken. Maar met dit eenvoudige middel uit
de chemie zijn we er niet, vooral niet indien ons doel verder reikt dan de
herkenning van gesteenten. Als we een verklaring willen vinden van de
verandering door verwering, van de omzettingen in onze bodemlagen, zoals het
ontstaan van de humuszandsteenbank, de vorming van ijzeroer, de
kleurverandering van klei en zovele andere verschijnselen die ons meer op geologisch
terrein voeren, dan zullen deze pas worden begrepen als we wat thuis zijn in de
scheikunde. Vatten we nu samen welke kenmerken we nodig hebben voor niet al te
diepgaande kennis van onze mineralen, dan krijgen we hoofdzakelijk: kennis van
vormen, kleur en glans, hardheid, breuk en splijtbaarheid, soortelijk gewicht,
verwering, wat kristallografie en chemie.
Kristallen. Het woord kristal komt van
krystallos = ijs en werd overgedragen op bergkristal, dat men als een oud
onsmeltbaar ijs beschouwde waaruit men vroeger karaffen en glazen wist te
vervaardigen; later ging de naam over op geslepen glas.
Zoals we
reeds weten is een kristal een regelmatig, door platte vlakken begrensd
mineraallichaam, zonder inspringende hoeken, dat zowel in het laboratorium
wordt gevormd als in de natuur: suiker, soda, zout. Hierboven is vermeld dat de
atomen moleculen vormen en deze zich weer groeperen tot een nieuwe eenheid, dat
is het kristal. Bij de aaneenvoeging der moleculen bestaat altijd de neiging
tot herhaling van hetzelfde patroon. Elk kristal is door zijn vorm een
mineralogisch individu, een persoonlijkheid, soms met een dubbelganger; zo
kristalliseren in kubusvorm pyriet en keukenzout; als achtvlak aluin en
magneetijzererts.
|
|
|
6. Pyrietkristal, kubus of
hexaëder |
Vele
mineralen komen in drie of meer kristalvormen voor, kalkspaat zelfs in
honderden en toch ontdekken we in de zwerfstenen met het blote oog of met de
loupe zeer weinig goede kristalvormen. Het meest vallen op: de hexaëders of
kuben van pyriet in kwartsiet, de rhomboëders of ruitvlakken van kalkspaat in
kalksteen, de tablet- ten van sanidien in latiet, de reeds beschreven kwartskristallen
in witte kiezelsteen, sommige bijna rechthoekige veldspaatkristallen in grove
graniet, pegmatiet en porfier. Onze oudere gronden leveren ook wat op:
bergkristal in de kwartsiet bij Epen, pyramidale pyriet en kuben van galeniet
in de schelpkalk van Winterswijk.
Dergelijke
kristalindividuen zijn idiomorf d.w.z.
hebben een eigen vorm (idios = eigen, morphe = vorm); voor idiomorf zegt men
ook wel automorf. Bepalen echter de nevenmineralen de vorm, zoals bij kwarts,
die in graniet de overgebleven ruimten schijnt te hebben opgevuld, dan is deze allotriomorf (allotrios = door een
ander). In het algemeen, als uiterlijke omgrenzing door andere oorzaken wordt
bepaald dan door de eigen moleculaire rangschikking, spreekt men van
allotriomorfie. Zijn nu alle mengdelen of bijna alle idiomorf, dan is het
gesteente panidiomorf (pan = alles);
sommige syenieten, apliet. Wel zijn niet alle kristallen door kristalvlakjes
begrensd, wat bij ongeveer gelijktijdige uitscheiding tengevolge van vrij
snelle afkoeling niet gaat, maar toch boet elk individu weinig van zijn vorm
in.
Hypidiomorf korrelig, dus met weinig eigen
vormen, zijn de dieptegesteenten; deze zijn rijk aan allotriomorfe kristallen
(hypo = onder of minder). Toch vertoont het dieptegesteente graniet soms fraaie
veldspaatkristallen, welke duidelijk zijn afgescheiden van de andere mineralen,
zoals b.v. in de bohuslängraniet uit Zuidwest Zweden. Men spreekt dan van een scherpkristallijne structuur. Indien de
kristallen niet aaneensluiten, zodat er kleine ruimten overblijven, b.v. in
trachiet, dan noemt men de structuur suikerkorrelig of miarolietisch. Zijn de kristalletjes zo klein dat we met het blote
oog of met de loupe nog geen korreling in het ogenschijnlijk dicht gesteente
kunnen ontdekken, dan heet het kryptokristallijn
(kryptos = verborgen).
Kristallen
vormen zich soms uit één punt in voortgaande richtingen op een plat vlak of in
een zeer nauwe spleet zonder enig systeem zich aaneenkoppelend; zo ontstaan de
op mos of boomvormen gelijkende kristalletjes van mangaan of ijzerverbindingen,
de zgn. dendrieten (zie foto 10) (dendron = boom). Ook de ijskristalletjes, als
lichte sneeuw op een donker kledingstuk zo fraai uitkomend. zijn van dit genre.
De ijsbloemen op de ruiten zijn opgebouwd uit kristalletjes van ijs. Het zes-
hoekige systeem der sneeuwkristallen gaat meestal in de opgevulde
aaneengeplakte vormen verloren. Geschiedt de kristalvorming van één punt uit
naar alle zijden, dus driedimensionaal, dan vormen zich vezelige radiaalstralige aggregaten, zoals bij de
pyrietknollen en -kogels, hoornblendezonnen en dergelijke.
|
|
|
7. Sneeuwkristallen, steeds in
zeshoeken |
In het
magma worden bij de kristalvorming de zich vormende regelmatige lichamen
telkens door hun buren gehinderd, zodat in het gedrang zeer veel misvormingen
ontstaan en onder het kleine goed nog de beste kristalvormen zijn te bespeuren.
Bij stolling van het magma in dan wel op de aardkorst is het eindproduct zeer
verschillend, ook wat de mineralen betreft. Zo worden o.a. bij afkoeling der
smelt in de vulkaanpijp of trechter vele kristallen gevormd, welke bij een
volgende eruptie soms los worden uitgeslingerd. Indien echter de dikke smelt
als lava uitvloeit, ontstaan heel kleine kristalletjes. Aan lavastromen is soms
mooi te zien dat de buitenste delen, die snel afkoelden, geheel uit
fijnkristallijn gesteente bestaan, terwijl het langzamer gestolde binnenste
grover kristallijn is. Kristalgroei neemt tijd in beslag!
Kristallieten zijn de meest microscopische
vormen van mineralen. Is de uit de vulkaan vloeiende smelt zeer dun, zodat deze
als water afloopt, dan heeft bij de snelle afkoeling en beweging het
mineralenmengsel weinig of geen gelegenheid om kristallen te vormen en stolt
tot obsidiaan, vulkanisch glas,
waarin de papierdunne lagen, bij verwering der zwarte massa tot grijs
gesteente, duidelijk te voorschijn kunnen komen. Werktuigen van de
prehistorische mens in Afrika en in het Aegeïsche gebied bestaan vaak uit dit
natuurlijke glas. Zijn in de glasblazerij temperatuur en samenstelling niet
juist, dan vormt zich ook daar bij afkoeling een troebele, glasachtige stof vol
kristallieten, maar geen helder glas.
Fraaie
kristallen vormen zich uit oververzadigde oplossingen, hetzij door verdamping,
hetzij door afkoeling, vooral in spleten of holten. Bij boringen voor tunnels
in Zwitserland kwamen aldus prachtige en voetgrote kristallen en kristalgroepen
voor de dag, vooral uit de St. Gotthard. Ook uit grotten in het hooggebergte
zijn veel kristallen weggehaald door de mineralenzoekers van beroep, die zich
in de Alpen veelal Strahler noemen. Beroemd is bijvoorbeeld de Sandbalmgrot bij
Göschenen, circa
|
|
|
|
8. Links
gipszwaluwstaart; rechts twee losse gipskristallen, nog geen tweeling. |
9. Kalkconcreties
uit het Montferland, op halve grootte. |
Aan vele
minerale bronnen, waarin dubbelkoolzure kalk in oplossing wordt gehouden, slaat
koolzure kalk neer, wanneer lagere planten, zoals kalkalgen, een deel van het
koolzuur absorberen; voorwerpen in de bron gelegd, worden in enkele weken
geheel met de neerslag omkorst en als souvenir aan het verblijf in de nabijheid
meegenomen, zo van Karlovy Vary. In dit geval blijkt onder de microscoop dat de
kalkmaterie is uitgekristalliseerd tot het mineraal aragoniet.
De aderen
van witte kwarts in zandstenen, kwartsieten, enz. (zie foto 17) moeten eveneens
wel uit waterige oplossingen zijn afgezet in de gesteente- scheuren en spleten.
Op Nederlandse bodem zien we zulke aderen in situ in de groeven van zandsteen
en kwartsiet nabij Epen (Zuid-Limburg). Zelden komen de kristallen als
enkelvoudige individuen voor, meestal leveren de vormende processen vele
kristallen verenigd tot soms prachtige kristalgroepen, zie in Teylers Museum te
Haarlem. Zo zijn er enkelvoudige kristallen, tweelingen, vergroeiingen,
aggregaten.
Tweelingkristallen ontstaan volgens bepaalde wetten,
die de moleculaire bouw van het kristal beheersen en een maximum toelaten van
hoogstens drie soorten. De regelmatige gipszwaluwstaarten
zijn echte tweelingen.
Vergroeiingen zijn onwetmatige doordringingen
en aaneenhechtingen van kristallen in allerlei richting en op velerlei wijze,
in onbeperkt aantal. Dat de gipstweeling geen vergroeiing is blijkt hieruit,
dat de assen van de individuele kristallen steeds dezelfde hoek maken.
Aggregaten zijn samenklonteringen van
kristallen in welke vorm dan ook (aggregare = verzamelen), waartoe onder meer
worden gerekend dendrieten en de onregelmatige gipsklontertjes uit onze
tertiaire klei. Twee groepen van aggregaten vorderen een aparte bespreking, dat
zijn de concreties en de secreties.
Concreties
(concrescere = samengroeien) vormen zich door aaneengroeiing van
mineraalsubstanties van uit een middelpunt naar buiten, zodat er lagen ontstaan
rondom aanvangspunt of -lijn, een kern, een fossieltje, een schelpje, enz.; ze
kunnen plaatvormig, kogelvormig, niervormig, druiventrosvormig, zowel als
knolvormig zijn. Een voorbeeld van kalkconcreties is op fig. 9 afgebeeld; de
veranderlijkheid in vorm van deze in kalkrijke pleistocene klei gevonden platte
knollen komt er goed op uit. In de löss van Zuid Limburg worden deze regelmatig
gevonden en heten daar lösspoppetjes. Concreties van pyriet, apatiet (een
fosfaatmineraal), sideriet (ijzercarbonaat), limoniet (of ijzeroer) en kiezel
vinden we in ons land hetzij als zwerfsteen, hetzij op de plaats waar ze zich
vormden. Concreties kunnen soms bijzonder snel ontstaan en zo blijven daarin
wel dieren bewaard die we anders nimmer versteend vinden. Een prachtig
voorbeeld daarvan zijn de door Illies ontdekte siderietconcreties van Havigshorst
bij Hamburg, waarin de zo bijzonder vergankelijke insecten nog bewaard bleken
te zijn sinds het Eoceen, een tijdvak dat 60 miljoen jaar achter ons ligt!
Secreties (secretio = afscheiding) vullen
in gesteenten voorkomende holten op door afzetting van mineraalsubstantie,
amorf of kristallijn, op de wanden, zodat de aangroei geschiedt van buiten naar
binnen en eventueel gevormde kristallen hun punten naar het centrum richten en
de holte geleidelijk dicht- groeit. Dit is mogelijk indien oplossingen door het
omhullende gesteente naar binnen sijpelen, wat wel een kwestie van eeuwen zal
zijn.
De geode maakt het verschijnsel al zeer
duidelijk; dit is een holle bol of knol, die uit het gesteente kan worden
losgemaakt en een gladde buitenwand bezit, terwijl bij doorslag blijkt dat de
binnenwand dicht bezet is met kristalpunten. Gaat het insijpelingsproces door,
dan groeit de ene laag kristallen over de andere tot de holte gevuld is. We
hebben dan een lichaam dat we een achaat
noemen, als het bestaat uit concentrische banden van chalcedoon en kwarts. De
achaten vertonen bijzonder fraai het verschijnsel van de ritmische neerslagen, welke ook kunstmatig in het leven zijn te
roepen door namelijk op een glasplaat, bestreken met gelatine en
kaliumbichromaat, wat druppels of een plasje zilvernitraat te laten vallen.
Binnen een paar etmalen verschijnen dan de ritmische banden rondom het
zilvernitraat.
Telkens
ontdekken we verschijnselen welke vergelijkbaar zijn met die uit wie weet welk
ver verleden en waarvan de verklaring dank zij de vorderingen van de chemie,
kristallografie en geologie thans zo eenvoudig schijnt. De geschiedenis lezen
we nu van de stenen af, alsof deze open boeken zijn: de stenen spreken. De
natuur van miljoenen jaren geleden is in haar uitingen vrijwel dezelfde
gebleven.
Kleur. Sommige mineralen laten ook als
grote kristallen lichtstralen door, zijn doorschijnend of zelfs doorzichtig.
Ons woord bril houdt verband met de naam van het soms glasheldere mineraal
beryll (waarvan smaragd een groene variëteit is). Er bestaan geen absoluut
ondoorschijnende mineralen, maar men moet wel een bijzonder dun vliesje b.v.
pyriet vervaardigen om er een licht- straal doorheen te kunnen laten dringen.
Er zijn meer van zulke nauwelijks licht doorlatende mineralen (b.v. magnetiet,
grafiet); ze worden opaak genoemd. De beroepspetrografen zagen van gesteenten
dunne plakjes, die op een glasplaatje gekit nog verder met slijppoeder worden
afgeslepen; in de aldus vervaardigde slijpplaatjes
is de dikte zo gering dat de meeste mineralen lichtdoorlatend zijn geworden.
Onder de microscoop kunnen de mineraalkorrels dan op grond van hun optische
eigenschappen worden gedetermineerd. Helaas is deze belangrijke wijze van
gesteentekundig onderzoek door zijn bewerkelijkheid en kostbaarheid voor de
amateur niet mogelijk.
Aggregaten
zijn veelal ondoorzichtig, in tegenstelling tot enkelkristallen; men vergelijke
bergkristal met Witte kiezel, calciet met marmer, ijs met sneeuw. Een
merkwaardig verschijnsel is de dubbele
breking die bij veel mineralen optreedt; de lichtstralen welke door het
mineraal heen vallen worden in twee verschillende richtingen verder geleid.
De kleur
van de mineralen is een belangrijk kenmerk voor ons, maar niet steeds een
betrouwbaar kenmerk. Zo zijn de paarse amethyst, de gele citrien, de rose
kwarts en de zwarte morion alle variëteiten van het mineraal kwarts dat in zijn
meest typische vorm als ongekleurd bergkristal voorkomt, maar door minieme
verontreinigingen eerder genoemde modificaties aanneemt. Toch ontlenen veel
mineralen hun naam aan hun typische kleur: chloriet (chloros = groen), robijn
(ruber = rood), haematiet (haema = bloed), albiet (albus = wit); ja sterkér
nog, mineralen geven ook namen aan kleuren (robijnrood, malachietgroen)!
Naar de
kleur gegroepeerd zijn voor ons belangrijke mineralen:
kleurloos
of wit: kwarts, veldspaat,
muscoviet, calciet
rose: kwarts, veldspaat
rood,
roodbruin: orthoklaas, granaat
groen: plagioklaas, chloriet,
olivijn, epidoot
donkergroen:
augiet, amfibool, biotiet, chloriet
zwart: augiet, amfibool, biotiet,
toermalijn.
Sommige
mineralen krijgen kleur door iriseren.
Dit verschijnsel kent ieder wel van de fraaie regenboogkleurtjes die
olieplekken op natte straten tonen. De edelsteen opaal vertoont deze kleuring; ook
de edelsteen labrador. Afgerolde bergkristallen uit rivieren vertonen langs
barstjes in de materie het verschijnsel ook; vroeger werden die als
‘rijnkiezel’ geslepen, thans ziet men alleen imitatie.
Luminescentie heet het verschijnsel dat
mineralen zelf lichtgevend worden. Dat kan onder meer optreden door verwarming
(b.v. bij het mineraal fluoriet). In musea (ten onzent te Leiden en Denekamp)
ziet men vaak donkere kamers, waarin kunstmatig ultraviolet licht door de
mineralen als voor ons zichtbaar, veelal prachtig gekleurd, licht wordt
teruggekaatst. Dit verschijnsel (fluorescentie) helpt ook prospectors op erts,
die ‘s nachts met draagbare ultraviolet licht uitstralende units speuren naar
zulke begeerlijke zaken als wolframerts!
Glans. Na enige oefening kan men ook aan
de glans verscheidene mineralen herkennen, wat vooral van belang is, indien men
via de kleur niet verder komt. Kwarts vertoont op kristalvlakken een mooie
glasglans, ook op de breuk; afgeronde brokken zijn vetglanzend. De vetglans is typerend voor vele
kwartsieten, gesteenten, die bijna alleen uit kwarts bestaan en op de breuk
vaak een treffende gelijkenis vertonen met borstplaat. Veldspaat vertoont op
breuk en kristalkanten gewoonlijk een glasglans.
Augiet en hoornblende bezitten ook glasglans, sterker dan veldspaat op de
breuk, maar niet zo hard of fel als kwarts. De bekoorlijke zijdeglans komt voor in zeer fijnvezelige hoornblende, zoals asbest
en bij gesteenten welke zeer veel kleine glimmerblaadjes bevatten. De siersteen
kattenoog (verkiezelde asbest) is er mooi mee. Gips vertoont het verschijnsel
ook als het in zeer dunne vezels voorkomt. Metaalglans komt in onze mineralen
bijna niet voor; pyriet met zijn goudkleurige kristallen is echter een typische
vertegenwoordiger met metaalglans.
Hardheid. Deze eigenschap is nog steeds
niet afdoende vastgelegd, alhoewel er veel onderzoek over is verricht.
Technisch onderscheidt men kras-, boor-,
druk- en slijphardheid. In de mineralogie wordt vrijwel steeds de krashardheid
bepaald; een relatieve grootte, want met het ene mineraal wordt het andere
bekrast. De klassieke schaalverdeling volgens Mohs is
dan:
1.
talk
(het gemakkelijkst te krassen)
2.
gips
(2½: glimmer)
3.
calciet
4.
fluoriet
(ook: dolomiet)
5.
apatiet
(5½: stalen mes)
6.
orthoklaas
(ook: hoornblende)
7.
kwarts
(ook: olivijn, granaat)
8.
topaas
9.
korund
10. diamant (door geen mineraal
krasbaar)
Hardheden
tussen 2 en 6 zijn bij de mineralen het meest voorkomend. Vaak zijn de
kristallen niet in alle richtingen even hard; maar toch is deze eenvoudige, zij
het grove, hardheidsbepaling veelal doeltreffend. Een complicatie is dat
verweerde mineralen veel gemakkelijker te bekrassen zijn dan onverweerde;
aggregaten, ook van één kristalsoort, zijn meestal minder hard dan
enkelkristallen. Desalniettemin is met enige oefening een kalksteen altijd van
een kwartsiet te onderscheiden door een kras met de scherpe kant van de hamer:
kalksteen (marmer ook) bestaat uit calciet, het staal zal er dus een groefje in
kunnen krassen. Kwartsiet daarentegen bestaat uit kwarts; de hamer trekt geen
groeve, maar het metaal blijft als een streep op het oppervlak van de steen
achter.
Breuk. Op het breukvlak van een
gesteente zien we ook de breukvlakken van de gesteentevormende mineralen. Deze
kunnen van allerlei aard zijn: platte, spiegelende vlakjes dan wel
schelpvormig, vezelig, splinterig of onregelmatig. Vaak zijn er in de
kristallen duidelijke splijtvlakken aanwezig. Het mooiste voorbeeld is wel
calciet, kalkspaat, dat altijd in zgn. rhomboëders splijt (zie foto 11). Ook
glimmer (het mica van kachelruitjes) splijt voortreffelijk in flinterdunne
platen. Veldspaat wil ook meestal langs twee systemen va spiegelende vlakjes
splijten. Amorfe mineralen, zoals opaal en barnsteen, of kryptokristallijne
vormingen, zoals chalcedoon en vuursteen, splijten schelpachtig langs zeer
gladde breukvlakjes. Op deze laatste eigenschap berustte het gebruik van
vuursteen door de mens der steentijden. De talrijke mineralen met onduidelijke
splijtbaarheid bezitten‘vaak fijnschelpvormige breukvlakjes die op
het
bultige breukvlak aanwezig zijn. Splijtbaarheid is een heel andere eigenschap
dan hardheid; het kost geen moeite met een moker een diamant op een aambeeld
aan gruis te slaan!
Soortelijk gewicht. Deze eigenschap helpt ons voor
wat de mineralen betreft weinig verder, aangezien de brokjes in de gesteenten
veel te klein zijn voor een bepaling. De soortelijke gewichten van de
verschillende mineralen verschillen nogal aanzienlijk. Een kubieke centimeter
kwarts weegt
Door de
variatie in soortelijk gewicht zijn stenen van verschillende samenstelling ook
niet even zwaar al zijn ze even groot. Een diabaas b.v. ligt zwaarder op de
hand dan een graniet -een kenmerk dat men mettertijd leert aanvoelen. Wil men
zekerheid, dan weegt men de steen boven water, en aan een dun touwtje onder
water; het verschil in grammen geeft de waterverplaatsing in kubieke
centimeters, of wel de inhoud. Het aantal grammen droog gewicht gedeeld door de
inhoud geeft ons het soortelijk gewicht.
Verwering. De kristallen met hun
spiegelende vlakken, met wiskundige regelmaat geplaatst, schijnen ons voor
eeuwig onveranderlijk zo hebben kunstenaars sedert Dürer ze afgebeeld als
symbool van tijdeloze wetmatigheid, en zelfs hebben constructivisten van onze
eeuw er kunstfilosofieën van duurzame waarde aan menen te mogen ontlenen. De
serene rust binnen de vitrines van de mineralogische musea roept ook dergelijke
gedachten op. Wie er echter wat in thuis is weet dat mooie pyrietgroepen zonder
een laag van beschermende lak ook in het museum kunnen vervallen tot grijs
poeder, door de inwerking van de waterdamp en de zuurstof in de lucht. Ja, het
mineraal antimoniet (Sb2S3, antimoonsulfide) waarvan in Japan tot een halve meter
lange kristallen van langgestrekt prismatische vorm gevonden worden moet zelfs
in het museum in het donker worden bewaard, aangezien anders de kristalgroep
onherroepelijk in stukjes en brokjes uiteenvalt. Het is gemakkelijk in te zien
dat mineralen in de natuur dus op of in de bodem nog veel meer te lijden
hebben. Door de dan optredende verweringsverschijnselen beschikken we eensdeels
over extra kenmerken die ons helpen mineralen te herkennen, anderzijds
vertellen diezelfde verschijnselen ons veel over de geschiedenis die
individuele korrels achter zich hebben. De verwering maakt aan de buitenkant
van de stenen veel zichtbaar dat op een vers breukvlak niet uitkomt. Vaak
vinden we verweerde granieten, waar de bestendige kwarts als verhevenheidjes
aan het oppervlak glanzend en helder bewaard is, terwijl veldspaat en glimmer
door de inwerking van in het grondwater opgeloste stoffen volkomen zijn vergaan,
en als met krijtachtige producten en bruine schilfertjes gevulde putjes zijn
overgeleverd.
Spectaculair
zijn de gevolgen van oplossing. Calciet (kalkspaat of calciumcarbonaat, CaCO3) lost in koolzuurhoudend water
gemakkelijk op. Zwerfstenen van kalksteen welke we ten onzent in zandgroeven
aantreffen zijn daardoor steeds groot (kleinere steentjes hebben in verhouding
tot hun inhoud een relatief veel groter oppervlak, dat dan ook veel
gemakkelijker wordt aangetast) en hun oppervlak is ruw (doordat de oplossing
hele schalen van de steen wegnam, maar niet overal even sterk inwerkte). In
Zuid-Limburg, tussen Epen en Vaals, kan men (Felder, 1963) talrijke dolines zien, instortingen die het
gevolg zijn van oplossing van kalksteen. Evenzo ziet men in de groeven aldaar
de merkwaardige geologische orgels, ook door oplossing ontstaan. In het nabije
België vindt men op carbonische kalksteen (b.v. te Visé en nabij Plombières)
rode klei, terra rossa, alles wat er
na een tijd van intensieve oplossing van dikke lagen kalksteen overbleef. Men
mene intussen niet dat vanwege deze oplosbaarheid bergen van kalksteen
gemakkelijker worden weggesleten dan bergen van graniet. Bij
temperatuursverandering treedt voor elke mineraalsoort verschillende inkrimping
of uitzetting op; welnu, graniet bestaat uit drie mineralen en genoemde
krachten trekken kleine barstjes in het gesteente. Die barstjes geven water de
gelegenheid om binnen te dringen; bevriest dat tot ijs, dan worden door de
volumevermeerdering de barstjes verder opengewrikt. Dat water velerlei stoffen
bevat die mineralen aantasten zagen we reeds. Kalksteen bestaat, in
tegenstelling tot graniet, uit meestal maar één mineraal (calciet), is niet
onderhevig aan het loswerken door verschillende krimping en uitzetting. Zo zien
we, rijdende van Salzburg tot de Grossglockner in het begin (Noordelijke
Kalkalpen) veel heel steile bergen; raken we in de Tauern (deels van
granitische aard) dan worden de hellingen veel zachter glooiend. Dit verschil
vloeit voort uit de voor verschillende gesteenten verschillende
verweringsprocessen.
In porfier
zwerfstenen ontstaat door de verwering een scherpere tegenstelling tussen de
grond- massa en de kristalletjes dan de verse breuk vertoont. De van binnen
zwarte basaltrolsteen kan op deze wijze aan de buitenzijde zelfs een lichtgrijs
porfierachtig uiterlijk verkrijgen, terwijl diorieten, sommige gabbro’s en
amfibolieten veel gelijkenis gaan vertonen met granieten, maar ervan zijn te
onderscheiden door het gemis of zeer gering gehalte aan glazige kwarts, die
nooit overgaat in een krijtachtig of schilferig product. Door de omzetting van veldspaat
ontstaat verder op en ook in de diabazen dikwijls een mooie tekening van
lijntjes gewirwar, witvertakt op een grijs, of groenzwart fond. Veel gesteenten
zijn min of meer bruin gekleurd of rood, doordien de zuurstof vanuit de
vochtige lucht of het water oxyderend heeft gewerkt op sommige ijzermineralen.
Uit het
bovenstaande blijkt dat we in de verweringsvormen soms zeer goede middelen
vinden ter herkenning van de mineralen en gesteenten.
KRISTALSTELSELS
Hoewel de
doorsneegebruiker van dit boek weinig aan dit korte stuk zal hebben is het toch
opgenomen voor hen die wat verder in de mineralogie willen doordringen en dan
telkens op termen stuiten die niet begrepen worden. Hier is de bedoeling
slechts een inleiding te geven, met het advies ernaast, de kristallen met een
stuk stopverf of klei voor zich te bestuderen, en telkens de doorsneden en
vormen met een mes na te bootsen. Naar de graad van symmetrie onderscheidt men
verschillende, gewoonlijk zes, kristalgroepen, die men stelsels noemt. Soms kan
men een kristal slechts op één wijze in twee gelijke helften doorsnijden, welke
elkanders spiegelbeeld zijn, andere
hebben weer twee spiegelvlakken of drievoudige of zelfs meervoudige symmetrie.
(Probeer eens een kubus op drie wijzen in twee symmetrische helften te
verdelen). Om een en ander gemakkelijk aan te duiden tekent men in een kristal
zgn. assen of aslijnen, die elkaar in één punt raken, terwijl het kristal niet
perspectivisch, maar op oneindige afstand gedacht, wordt getekend, zgn.
parallelperspectivisch. Lijnen in de natuur evenwijdig, blijven nu ook in de
tekening parallel. Een kristalstelsel omvat alle kristallen, door welker
assenkruising hetzelfde aantal spiegelvlakken kan worden gesneden; een en ander
blijkt door de onderlinge stand der kristalassen.
1.
Het regulaire stelsel (regula = regelmatig). Hierbij
zijn drie loodrecht op elkaar staande gelijke hoofdassen; de mineraalvormen
zijn kubus, achtvlak, twaalfvlak; het aantal spiegelvlakken bedraagt 3 + 6.
Voorbeelden zijn: pyriet, magnetiet, diamant, aluin.
2.
Het hexagonale stelsel (hexa = zes, gonia = hoek). Nu
zijn er drie gelijke nevenassen, die elkander in één vlak onder een hoek van
60° snijden en lood- recht daarop een vierde, de hoofdas. Het aantal
spiegelvlakken bedraagt 3 + 3 + 1, de kristalvormen zijn: het zeszijdige
prisma, de zeszijdige dubbele piramide en de combinatie van prisma en piramide.
Voorbeelden zijn kwarts, kalkspaat, apatiet, toermalijn, smaragd, robijn.
3.
Het tetragonale stelsel (tetra = vier), ook wel het
kwadratische systeem geheten. Daarbij zijn twee gelijke loodrecht op elkaar
staande nevenassen, dus in één vlak liggende, met loodrecht op dit vlak een
derde, de hoofdas. Spiegelvlakken 2 + 2 + 1, type is de spitse vierzijdige
dubbelpiramide en het vierzijdig prisma. Het voorbeeld levert zwavel, ook met
afgeknotte dubbelpiramide en afgedekte eindvlakken.
4.
Het rhombische stelsel (rhombos = ruit), waarin de
kristallen passen met drie ongelijke, loodrecht op elkander staande assen.
Hierbij zijn drie ongelijke loodrecht op elkander staande spiegelvlakken te
snijden. Vormen zijn de rhombische piramide en prisma, het lucifersdoosje, de
dubbelpiramide met afgeknotte piramides afgedekt. Hiertoe behoren olivijn,
markasiet, topaas, aragoniet.
5.
Het monokliene stelsel (monos = alleen en klinein =
hellen), dat zich kenmerkt door drie ongelijke assen, waarvan twee elkander
scheefhoekig snijden en de derde loodrecht op beide staat. Het doorgesneden augietkristal
op fig. 14 geeft een beeld van het ene spiegelvlak. Ook gips en orthoklaas zijn
hiervan een voorbeeld.
6.
Het trikliene stelsel (tri = drie), waarin slechts zeer
weinige mineralen passen; kristallen met drie ongelijke assen, alle elkander
onder scheve hoeken snijdend. In dit systeem geen spiegelbeeld! Het klassieke
voorbeeld is albiet, een der veldspaten.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
