Amber
Achtergrond
Hoewel het als een edelsteen wordt beschouwd, is barnsteen een volledig organisch materiaal dat is afgeleid van de hars van uitgestorven boomsoorten. In de dichte bossen van het Midden Krijt en het Tertiair, tussen 10 en 100 miljoen jaar geleden, vielen deze harshoudende bomen om en werden ze door rivieren naar kustgebieden gevoerd. Daar werden de bomen en hun harsen bedekt met sediment en gedurende miljoenen jaren verhardde de hars tot barnsteen. Hoewel veel barnsteenafzettingen achterblijven in oceaanresidu, hebben geologische gebeurtenissen de barnsteen vaak elders gepositioneerd.
Al duizenden jaren wordt barnsteen gesneden en verwerkt tot kralen, sieraden en andere soorten versieringen. Tegenwoordig wordt barnsteen echter vooral gewaardeerd vanwege de verbazingwekkende hoeveelheid fossielen die erin bewaard zijn gebleven. Omdat kleverige hars door de bomen werd uitgescheiden, werden dieren, mineralen en plantaardig materiaal erin opgesloten. Toen de hars uithardde, werden deze fossielen - insluitsels genoemd - perfect bewaard, waardoor moderne wetenschappers onschatbare informatie kregen over uitgestorven soorten.
In tegenstelling tot andere soorten fossielen, zijn barnsteenfossielen driedimensionaal, met levensechte kleuren en patronen. Zelfs de interne structuren van cellen kunnen intact zijn. Vaak werden insecten gevangen door de hars in actieve houdingen, samen met hun roofdieren, prooien en interne en externe parasieten. Eerder onbekende geslachten van gefossiliseerde insecten zijn ontdekt in barnsteen. In barnsteen zijn intacte kikkers en hagedissen, slangenhuiden, vogelveren, haren en botten van zoogdieren en verschillende plantaardige materialen bewaard gebleven. In sommige gevallen kan deoxyribonucleïnezuur (DNA) worden geëxtraheerd uit de gefossiliseerde organismen en worden vergeleken met die van zijn moderne tegenhangers.
Geschiedenis
Amber is al sinds de vroegste tijden een zeer gewaardeerd materiaal. Bewerkte barnsteen die teruggaat tot 11.000
In ongeveer 600
Op het westelijk halfrond sneden de Azteken en Maya's barnsteen en verbrandden het als wierook. De Taino-indianen van het eiland Hispaniola boden barnsteen aan Christopher Columbus aan.
Het decoratieve gebruik van barnsteen culmineerde in 1712 met de voltooiing van een hele feestzaal gemaakt van barnsteenpanelen gebouwd voor koning Frederik I van Pruisen. In de negentiende eeuw kreeg barnsteen een nieuwe betekenis toen Duitse wetenschappers de fossielen begonnen te bestuderen die erin waren ingebed.
Grondstoffen
Harsen zijn complexe stoffen die olieachtige verbindingen bevatten die terpenen worden genoemd. Na verloop van tijd verdampen sommige terpenen, terwijl andere condenseren en met elkaar verknoopt raken, waardoor harde polymeren worden gevormd. Verschillende soorten bomen produceren echter verschillende soorten en hoeveelheden harsen. De exacte structuur en samenstelling van barnsteen hangt af van de samenstelling van de oorspronkelijke boomhars, de leeftijd van de barnsteen, de omgeving waarin het werd afgezet en de thermische omstandigheden en geologische krachten waaraan het werd blootgesteld. Dus zelfs barnsteen dat op vergelijkbare locaties is verkregen, kan variëren in chemische structuur en fysieke kenmerken.
Soorten barnsteen
Hoewel barnsteenafzettingen over de hele wereld voorkomen, is barnsteen van de kust van de Oostzee de bekendste. Het wordt succiniet-amber genoemd omdat het een aanzienlijke hoeveelheid barnsteenzuur bevat. De meeste Baltische barnsteen kwam van dennenboomhars. Amber zonder barnsteenzuur wordt geclassificeerd als retiniet-amber.
Amber uit Mexico en de Dominicaanse Republiek begon zich 20-30 miljoen jaar geleden te vormen uit de harsen van uitgestorven soorten Hymenaea of algarrobobomen. Deze bloeiende bomen gedijen goed in het bladerdak van uitgestrekte tropische regenwouden. Ze produceerden grote hoeveelheden hars die uiteindelijk uithardden tot barnsteen. Hevige regenval spoelde de barnsteen naar de delta's waar hij bedekt was met slib. Naarmate de zeespiegel veranderde, zette de barnsteen zich op de zeebodem en het sediment erop verhardde tot steen. Later duwde bergformatie de rotsen omhoog.
Ontwerp
Fysieke kenmerken
Veel componenten van barnsteen zijn vergelijkbaar met die van moderne harsen. De verknoping van deze verbindingen maakt het barnsteen echter hard, met een hoog smeltpunt en een lage oplosbaarheid. Amber heeft een hardheid van 2-3 op de schaal van Mohs, de standaard voor mineralen en edelstenen. Op deze schaal is talk I en diamant 10. Amber wordt zacht bij 302°F (150°C) en smelt bij 482-662°F (250-350°C). Met een soortelijk gewicht van 1,05-1,12 is barnsteen slechts iets dichter dan water. Het lost niet volledig op in organische oplosmiddelen.
Amber komt meestal voor als kleine onregelmatige massa's, knobbeltjes of druppeltjes. Hoewel het veel verschillende kleuren kan hebben, is het meestal bleek tot goudgeel of oranje en kan het fluorescerend zijn. Na een paar jaar blootstelling aan licht en lucht wordt barnsteen vaak donkerrood en ontstaan er tal van scheuren op het oppervlak. Sommige barnsteen is doorschijnend of zelfs transparant. Ingesloten luchtbellen kunnen er echter voor zorgen dat barnsteen troebel of ondoorzichtig wordt. Amber is een slechte warmtegeleider en grote temperatuurschommelingen kunnen ervoor zorgen dat het breekt.
Het fabricageproces
Amber wordt op verschillende manieren gewonnen, afhankelijk van de locatie. Baltisch barnsteen spoelt aan langs de kusten van de Oostzee en zelfs zo ver weg als Denemarken, Noorwegen en Engeland. De grootste afzettingen van Noord-Amerikaanse barnsteen zijn te vinden op het oppervlak van dagbouw-kleimijnen in Arkansas. In New Jersey wordt Krijt barnsteen gedolven uit het zand en de klei van verlaten mijnen. Het wordt gescreend, gewassen en onderzocht op insluitsels. In Azië wordt barnsteen gevonden in kolenmijnen. Tot het midden van de twintigste eeuw werd in het noorden van Birma (nu Myanmar) hooggewaardeerde barnsteen gewonnen uit diepe groeven.
Mijnbouw en wassen
- 1 Druppels of blokken Baltisch barnsteen worden gewonnen uit open groeven van 40-60 miljoen jaar oud glauconietzand. Glauconiet is een gehydrateerd kalium-ijzersilicaatmineraal en deze afzettingen worden "blauwe aarde" genoemd vanwege hun blauwgroene kleur. Nadat het oppervlak is geruimd, wordt de blauwe aarde uitgegraven met stoomschoppen en dreggen. Het wordt door roosters gegoten bij een wasinstallatie, waar waterstromen worden gebruikt om de barnsteen van het zand te scheiden. In het begin van de twintigste eeuw werd tot 450.000 kg barnsteen per jaar gewonnen uit de blauwe aardelaag van het schiereiland Samland in de oostelijke Oostzee.
Mexicaanse en Dominicaanse barnsteen kan door aardverschuivingen op steile berghellingen worden blootgelegd en met houwelen en schoppen worden geëxtraheerd. Het wordt ook gewonnen uit kuilen die diep in de grond zijn gegraven. Veel Dominicaanse barnsteen wordt gewonnen uit smalle tunnels die tot 183 m in de flanken van de bergen zijn uitgehouwen. Water wordt uit de tunnels geperst of gepompt en de mijnwerkers kruipen er doorheen, beitelen de rots en halen het blootliggende barnsteen eruit. Dominicaanse
Baltisch barnsteen wordt gewonnen en opgehelderd om een duidelijk beeld te krijgen van de opname. barnsteen wordt gewassen door de mijnwerker, gesorteerd op grootte en onderzocht op insluitsels.
Verduidelijken en kleuren
- 2 Grote ingesloten luchtbellen resulteren in een schuimige of schuimige ambersoort. Microscopisch kleine belletjes resulteren in benige of benige amber die eruitziet als gedroogd bot. Zeer troebele barnsteen wordt bastaard genoemd. Amber wordt geklaard door verhitting in koolzaadolie. De olie dringt door in bellen nabij het oppervlak en vermindert de troebelheid, waardoor zelfs benige of bastaard barnsteen transparanter wordt. Amber kan ook worden geklaard door onder druk te verwarmen met stikstof en vervolgens te bakken in een oven. Verduidelijking maakt het barnsteen donkerder en produceert schijfachtige spanningssporen, "zonne-spangles" genoemd. Amber kan groen of roodachtig gekleurd zijn. Mexicaanse en Dominicaanse barnsteen is meestal helder en transparant en behoeft geen verduidelijking.
Knippen en vormgeven
- 3 Voor sieraden of snijwerk wordt barnsteen meestal met de hand bewerkt, met een juwelierszaag en fijngetande vijlen. Het is nat geschuurd met 320-korrelige doek en afgewerkt met een 400- of 600-grit natschuurdoek. Het kan worden geboord met droge staalboren, met een lage snelheid en lichte druk, om verhitting en barsten te voorkomen.
- 4 Om een duidelijk zicht op insluitsels te krijgen, kan een uiteinde van een amberkleurig stuk worden afgebroken. Amber met insluitsels kan worden gesneden of omgevormd voor onderzoek van het biologische monster of om twee exemplaren te scheiden. Het zagen gebeurt met de handzaag van een juwelier of, voor grotere stukken, met een snelle trimzaag met een diamantblad, met snelheden tot 4.200 tpm.
- 5 Hervormen wordt gedaan met verschillende soorten schuurpapier. Ruwe randen van het zaagblad kunnen worden gladgestreken met 200- en 400-korrelig papier, met de hand of met een bandschuurmachine uitgerust met een waterkoelsysteem, om stof te verwijderen en oververhitting en breuk of verglazing te voorkomen.
Polijsten
- 6 Amber voor sieraden wordt gepolijst met tinoxide of ceriumoxide, met behulp van een leer buff, Jelt wiel of pad, of zeem bord. Periodiek polijsten met een wax op siliconenbasis herstelt de glans en vermindert verdamping en oxidatie van het oppervlak.
Dominicaanse barnsteen wordt gepolijst met een schuurmachine, waarbij de natuurlijke contouren worden gevolgd. Oppervlakte-oxidatie van Dominicaanse barnsteen vermindert de fluorescentie en de blauwe, groene of paarse kleur. Door de buitenste laag te verwijderen en opnieuw te polijsten wordt de fluorescentie hersteld. Polijsten kan met de hand of met een katoenen polijstschijf, met behulp van tandpolijstmiddel, een schuurmiddel voor kunststoffen of andere fijne neutraal gekleurde polijstmiddelen. Een laatste handpolijsting verwijdert de polijstmassa.
Krijt barnsteen van meer dan 65 miljoen jaar oud is erg broos en gebroken. Na enkele jaren blootstelling is het vatbaar voor desintegratie. Krijt amber omhullen met een synthetische hars helpt om het te behouden.
Op . drukken
- 7 Voor het produceren van edelstenen worden kleine heldere stukjes barnsteen zacht gemaakt en in een vacuüm gesmolten met stoom van 400 ° F (204 ° C) of hoger.
- 8 De stukken worden door een fijne stalen zeef of gaas geperst, gemengd en gehard tot blokken. Deze geperste barnsteen wordt ambroid of amberoid genoemd en kan bellen bevatten die langwerpig zijn geworden onder de hitte en druk. Soms worden moderne insecteninsluitsels in geperste barnsteen ingebracht en kan de ambroid worden geverfd, meestal donkerrood.
Andere verwerking
- 9 Kleine stukjes barnsteen van slechte kwaliteit, waaronder ongeveer 90% Baltische barnsteen, worden gedistilleerd in enorme, droge ijzeren retorten. Ongeveer 60% wordt teruggewonnen als amber colofonium, een hoogwaardige vernis. Nog eens 15-20% wordt amberkleurige olie, gebruikt in medicijnen, gietwerk en de hoogste kwaliteit vernis. Ongeveer 2% van de producten zijn gedistilleerde zuren, zoals barnsteenzuur, die worden gebruikt voor medicijnen en vernissen.
Kwaliteitscontrole
Harder en vermoedelijk ouder barnsteen wordt doorgaans als van hogere kwaliteit beschouwd. Aangezien de mijnbouwkosten 28% hoger zijn dan de waarde van ruwe barnsteen, is de waarde ervan voornamelijk gebaseerd op de insluitsels of op de uiteindelijke verwerking tot sieraden en kunstvoorwerpen. Daarom wordt barnsteen geclassificeerd op basis van zijn grootte en schoonheid, evenals de aanwezigheid en het type insluitsels.
Imitatie barnsteen met nep-insluitsels wordt al minstens 600 jaar geproduceerd. Verse harsen, synthetische polystyrenen, bakeliet, epoxyharsen, celluloid, gekleurd glas, plastic en polyesters zijn allemaal gebruikt voor het nabootsen van barnsteen. Echte barnsteen kan echter worden onderscheiden door zijn hardheid, smelttemperatuur, gebrek aan oplosbaarheid, fluorescentie, soortelijk gewicht, brekingsindex (maatstaf voor de mate waarin het licht afbuigt) en geur bij verbranding. Soms wordt echt barnsteen gebroken, wordt er een holte in gesneden voor een opname die is ingebed in verse hars, en wordt het stuk opnieuw verzegeld.
Bijproducten/afval
Ongeveer 90% van 's werelds extraheerbare barnsteen bevindt zich in de regio Kaliningrad in Rusland aan de Baltische Zee. Daar heeft de mijnbouw en verwerking van barnsteen een wijdverbreide aantasting van het milieu veroorzaakt. De afgelopen eeuw is meer dan 100 miljoen ton afval uit de mijn van Palmnicken (Yantarny) in de Oostzee geloosd. Dit onoplosbare afval veroorzaakt een hoge troebelheid in de Oostzee. De wateren van de voor vervuiling gevoelige Oostzee hebben 25-30 jaar nodig om zichzelf te vernieuwen.
De Toekomst
De gemakkelijk te extraheren toplagen van Baltisch barnsteen waren tegen het midden van de 19e eeuw uitgeput. Er wordt echter geschat dat er meer dan 180.000 ton barnsteen achterblijft in de Yantarny-mijn in Kaliningrad. Met het huidige extractietempo kan er nog 300 jaar barnsteen worden gewonnen. Daarnaast is de mijnbouw in Myanmar hervat en wordt de hoogwaardige Birmese barnsteen verkocht aan musea.
Hoewel het proces van barnsteenvorming uit boomhars doorgaat, duurt het miljoenen jaren voordat de hars uithardt tot barnsteen. Aangezien de amberafzettingen door mijnbouw zijn uitgeput en harshoudende bomen worden gekapt of verbrand in plaats van te verstarren, zal de voorraad ruwe barnsteen blijven slinken.
Waar meer te leren
Boeken
Anderson, K.B., en J.C. Crelling, eds. Amber, hars en fossiele harsen. Washington, DC:American Chemical Society, 1995.
Grimaldi, David A. Amber:venster op het verleden. New York:Harry N. Abrams, Inc. en het American Museum of Natural History, 1996.
Poinar Jr., George en Roberta Poinar. Het amberbos:een reconstructie van een verdwenen wereld. Princeton:Princeton University Press, 1999.
Overige
"Amberhandel en het milieu in de oblast Kaliningrad." TED-casestudy's. 27 juli 2001.
Broos, Leif. "Amber:een versteende boomhars." De homepage van het Zweedse barnsteenmuseum. 27 juli 2001.
Margaret Alic
Productieproces