20. Februar 2012, 22:21

Sand gehört in unseren Breiten zu den recht häufig vorkommenden Gesteinen, und bei zunehmender Reife des Sediments (sprich: im Laufe der Verwitterung) nimmt der Anteil an Quarz immer mehr zu, denn Quarz ist unter den häufigen gesteinsbildenden Silikatmineralen wie beispielsweise Feldspat oder Glimmer das mit der größten Resistenz gegenüber phsyikalischer und chemischer Verwitterung. Wir erinnern uns, Verwitterung ist wie Kaffeekochen.  » weiter

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02. Februar 2012, 23:37

In den Visionen von möglichen Weltuntergängen (und davon werden wir dieses Jahr sicher mehr als genug haben, bei all dem Wirbel, der um den Maya Kalender gemacht wird und noch werden wird), spielen die oft so genannten "Super"-Vulkane eine große Rolle. Diese gewaltigen Vulkane, von denen rund zwei Dutzend auf der Erde bekannt sind, haben nicht nur Hollywood immer wieder gerne beflügelt, sie haben mit ihren Ausbrüchen auch in der Erdvergangenheit so manche reale Krise ausgelöst. Für unsere heutige Zivilisation hätte ein so ein Vulkanausbruch, gegen den der des Mt. St. Helens zwergenhaft wirken würde, mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit verheerende Folgen. Bislang folgte immer die Versicherung der Geologen, dass man hier eine gesteigerte Aktivität rechtzeitig erkennen würde. » weiter

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22. Dezember 2011, 22:13

Das Feldspäte und Quarz sich in ihrem Verwitterungsverhalten unterscheiden, das hat uns das Rasterelektronenmikroskop im letzten Beitrag deutlich gezeigt. Aber dort hatte ich auch gesagt, dass der Begriff "Feldspat" eigentlich weniger ein einzelnes Mineral beschreibt, als deren drei bzw. die Mischung aus diesen drei Mineralen. Und dass die sich ebenfalls durch ein recht unterschiedliches Verhalten gegenüber der Verwitterung auszeichnen.
Das Ganze beginnt eigentlich damit, dass oberhalb von rund 900° C zwischen den Endgliedern Orthoklas und Albit keine Mischungslücke existiert. Das bedeutet, dass ein Feldspat mit der Zusammensetzung AO (vorausgesetzt, das Magma gibt das von seinem Inhalt her) sich bei diesen Temperaturen kristallisieren nicht zwischen diesen beiden Extremen entscheiden muss. » weiter

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20. Dezember 2011, 22:18

Auf diesem Foto sehen wir ein kleines Quarzkorn, wie es sich in normalem Sand finden lässt. Und wir sehen noch ein weiteres Mineral, einen kleinen Feldspat. Das heißt, eigentlich sehen wir den Feldspat nicht mehr, sondern nur noch seine Hohlform. Das verrät uns eigentlich schon zwei Dinge:

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07. Dezember 2011, 18:01

Heute möchte ich gerne einmal eines meiner Lieblingsminerale vorstellen; Zirkon. Der Name Zirkon leitet sich aus dem persischen zar für Gold und gun für gefärbt her und bezieht sich damit auf eine der vielen Farben, die der Zirkon aufweisen kann. Es ist den Menschen schon seit der Antike bekannt. » weiter

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01. Februar 2011, 01:01

Die Wikinger haben ja gemeinhin nicht den besten Ruf. Viel zu oft werden sie noch als tumbe Schlagetods angesehen, die plündernd und brandschatzend durch Europa zogen. Dabei wird dann gerne vergessen, dass sie auch Siedler und Händler waren, und natürlich erstklassige Navigatoren, deren Schiffe von den Flüssen Russlands bis nach Grönland und sogar Nordamerika fuhren.
Die Frage, wie sie dass, mit offenen Booten und ohne auch nur den Hauch moderner Navigationsmittel zuwege brachten, stellt sich fast von alleine. Der Magnetkompass war in Europa zu der Zeit, 750 bis 1050 n Chr. Noch unbekannt und es ist auch zweifelhaft, ob er soweit im Norden überhaupt von großem Nutzen gewesen wäre. Hinzu kommt, dass bei Fahrten im Nordmeer die Sonne tagelang nicht unterging, also die Sterne als Navigationshilfen folglich auch ausfielen. Und was machten sie, wenn bei bedecktem Himmel kein anderer Himmelskörper zu sehen war? Schließlich ist das Nordmeer ja nicht unbedingt für sein sonniges Wetter bekannt. Die Sagen wussten schon länger bescheid. So soll der Island Saga zufolge König Olaf an einem wolkenverhangenen und verschneiten Tag Sigurd nach der Position der Sonne befragt haben. Und um Sigurds Antwort zu überprüfen, habe der König einen Sólsteinn, einen Sonnenstein genommen und damit in den Himmel geblickt. Damit erkannte er, woher das Licht kam und konnte auf die Position der ihm unsichtbaren Sonne schließen. Lange hatte man der Geschichte nicht allzu viel Glauben geschenkt, aber im Jahr 1967 wollte ein dänischer Archäologe namens Thorkild Ramskou in dem erwähnten Sonnenstein ein Mineral erkannt haben, welches polarisiertes Licht erkennbar machen kann.

Das Gokstadt-Schiff, wie es im Wikinger Museum in Oslo zu besichtigen ist. Mit sehr ähnlichen, wenn auch robusteren Schiffen sind die Wikinger bis nach Nordamerika gesegelt. Wikimedia, User Karamell, CC-BY-SA 2.5 

Dafür kamen zwei Minerale besonders in Frage: Cordierit und Islandspat (auch Doppelspat genannt), die transparente Form des Minerals Calcit. Beide Minerale zeichnen sich durch eine hohe Doppelbrechung aus. Licht, das nicht entlang der optischen Achse des Kristalls einfällt, wird in zwei Lichtbündel aufgespalten, einen ordentlichen und einen außerordentlichen Strahl. Für diese beiden Strahlen gilt auf Grund unterschiedlicher Polarisationsrichtungen eine andere Brechzahl.
Beim Doppelspat zeigen sich aus dem Grund Objekte bei einem bestimmten Blickwinkel doppelt. Der Cordierit zeigt zwar nicht alles doppelt, aber dafür ein Phänomen, das Pleochroismus genant wird. Die Farbe des Kristalls verändert sich sichtbar, je nach Richtung. Auch hier ist das Licht polarisiert, wenn es durch den Kristall tritt.

Cordierit: Rohstein mit Pleochroismus ; rechts: Facettenschliff. Wikimedia, User Vzb83 CC-BY-SA 3.0

Unsere Atmosphäre hat ebenfalls die Fähigkeit, das Sonnenlicht zu polarisieren. Mit Hilfe eines doppelbrechenden Kristalls, den man in den Himmel hält und entsprechend dreht, könne man folglich die Polarisation des Lichts feststellen und damit die Position der Sonne, selbst wenn sie selbst durch Wolken oder Nebel unsichtbar ist. Ich erinnere mich, dass mir mal ein alter Wikinger (das ist kein Witz, die gibt es heute auch noch. Menschen, deren Hobby die Wikinger sind und die Handwerk und Technik der Wikingerzeit in ihrer Freizeit wieder aufleben lassen) vor Jahren bei einem Treffen in Schleswig anlässlich der dortigen Wikingertage (durchaus empfehlenswertes Mittelalterspektakel) die Geschichte mit dem Cordierit in der Rolle des Sólsteinn erzählte. Allerdings bliebt die Sache in Historikerkreisen wohl ein wenig umstritten, um es mal vorsichtig auszudrücken. Man ging einfach davon aus, dass man zur Benutzung des Sólsteinn beispielsweise ein Stück freien Himmel haben musste, und dann hätte man die Position der Sonne auch mit bloßem Auge bestimmen können.

Doppelspat. Klarer Calcit mit deutlich sichtbarer Doppelbrechung. Eigenes Foto, CC-BY-SA 2.5

Man hat dies aber nie wirklich überprüft, jedenfalls nicht, als man die Behauptung aufstellte. Denn Gábor Horváth von der Eötvös Universität in Budapest und Susanne Åkesson von der Universität Lund / Schweden haben es jetzt einmal ausprobiert. Zuerst haben sie anhand von Fotografien von bedecktem Himmel festgestellt, dass Testpersonen sich um bis zu 99° irrten, wen sie die Position der Sonne bestimmen sollten. Das wäre in der Navigation sicher kaum hilfreich. Anschließend fuhren sie in das Nordmeer, um dort die Polarisation zu messen. Und sie bemerkten, dass die Polarisation auch bei Nebel oder starken Wolken noch vorhanden war. Susanne Åkesson hat auch einen Doppelspat benutzt, und sie war damit auch bei einem verregneten Tag in Schweden die Polarisation des Lichts hinreichend zu bestimmen.
Auch wenn bislang noch kein Sonnenstein in einem Wrack aus der fraglichen Zeit gefunden wurde, was in der Debatte sicher hilfreich wäre, zeigt die Geschichte doch eines: Hinter so mancher Legende versteckt sich oft ein Körnchen Wahrheit. Als nächstes will das Forscherteam feststellen, ob Freiwillige mit Hilfe eines Doppelspats in der Lage sind, die Position der Sonne mit einer hinreichenden Genauigkeit zu bestimmen. Bis dahin besteht zumindest die gute Möglichkeit, dass die Wikinger sich einige sehr interessante Eigenschaften der Minerale zu Nutze gemacht haben. Sie müssen also mit ziemlich wachen Sinnen durch ihre Umwelt gegangen sein. Also alles andere als tumbe Raufbolde. Allerdings waren Sonnensteine wohl keine Standardausrüstung auf den Schiffen, immerhin hatte Sigurd die Position der Sonne ja ohne die Benutzung eines Sonnensteines bestimmt, während sein König zur Überprüfung zu einem griff. Villeicht waren sie daher entweder selten und teuer oder gar hochgestellten Personen vorbehalten.

 

1. Gábor Horváth,, 2. András Barta,, 3. István Pomozi,, 4. Bence Suhai,, 5. Ramón Hegedüs, 6. Susanne Åkesson,, 7. Benno Meyer-Rochow,and, & 8. Rüdiger Wehner (2011). On the trail of Vikings with polarized skylight: experimental study of the atmospheric optical prerequisites allowing polarimetric navigation by Viking seafarers Phil. Trans. R. Soc. , 366 (1565), 772-782 : 10.1098  

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25. Januar 2011, 22:09

Als die Elandsfontain Farm in Südafrika noch Willem Prinsloo gehörte, war ein eine geologische Erkundung nicht zu denken. Aber nach dem Tod des Farmers kaufte Thomas Cullinan die Farm für 52 000 britische Pfund und ließ die Premier (Transvaal) Diamond Mining Company Limited am 1. Dezember 1902 registrieren. Der Abbau in der Mine, die zu den produktivsten in Südafrika gehören sollte, begann kurz darauf.

Eines Nachmittags am 26. Januar 1905, befand sich der Produktionsleiter Captain Frederick Wells auf einer Routineinspektion. In rund 9 Metern tiefe im Schacht erregte etwas in der Schachtwand seine Aufmerksamkeit. Ein heller Kristall, der dort glitzerte. Wells dachte zuerst, die Minenarbeiter hätten sich einen Scherz erlaubt, und dort an der prominenten Stelle ein Stück Glas hineingesteckt. Obwohl er sich sicher war, dass der Fund wertlos war, nahm er den rund 621 Gramm schweren Stein mit und ließ ihn untersuchen. Es stellte sich heraus, dass es sich hier um einen 3106 Karat großen rohen Diamanten in Schmucksteinqualität handelte, mehr als doppelt so groß wie jeder bis dahin gefundene Diamant. Es besteht sogar die Möglichkeit, dass der Stein ursprünglich noch größer gewesen ist. Eine Seite ist nämlich glatt, als wenn der Diamant hier auf natürliche Weise gespalten wurde.
Der Fund wurde nach dem Minenbesitzer, Thomas Cullinan, benannt und für 150 000 Pfund an die Regierung von Transvaal verkauft. Frederick Wells erhielt 3500 Pfund Belohnung. Der Premierminister von Transvaal, Louis Botha schlug vor, den Stein dem englischen König, Edward VII, zu schenken. Die Stimmung war jedoch nach dem Burenkrieg nicht gerade günstig, und erst nach längeren Debatten und dem fürsprechen von Winston Churchill stimmte der König zu. Churchill erhielt für seinen Einsatz eine Replik des Steins, die er später bei besonderen Anlässen gerne zeigte.

Replik des rohen Cullinan mit Hand als gutem Größenmaßstab. Image:Parent Géry.

Der Transport des Steines von Südafrika nach England stellte ein enormes Sicherheitsproblem dar. Man fürchtete, der Stein könne auf dem Wege gestohlen werden. Daher wurde das Dampfboot, welches die wertvolle Fracht transportieren sollte, mit großem Sicherheitsaufgebot ausgestattet. Es transportierte dennoch nur eine Nachbildung. Das Original wurde in einer schlichten Kiste mit der englischen Post verschickt. Auch beim Spalten des Steines, welches alleine schon aufgrund der Menge an Steinen wichtig war, die aus dem Fund hergestellt werden konnten, gestaltete sich als nicht sehr einfach. Es wurde einer der besten Schleifer seiner Zeit damit beauftragt, I.J. Asscher and Company in Amterdam. Drei Monate brauchte er für die Vorbereitung, aber als es soweit war und er die Spaltklinge ansetzte, zerbrach die Klinge. Beim zweiten Versuch, so wird berichtet, sollen ein Arzt und eine Krankenschwester anwesend gewesen sein. Diesmal spaltete sich der Stein perfekt, und Asscher soll anschliessend in Ohnmacht gefallen sein, andere Quellen behaupten sogar, er wäre Tod umgefallen, beide Geschichten gehören aber wohl in das Reich der Mythen. Die beiden Stücke, 1977,5 und 1040 Karat groß, wurden weiter gespalten und anschliessend geschliffen, bis 9 größere und 96 kleinere Brillianten nebst 9,5 Karat ungeschliffener Reste übrig blieben.

 

Die größeren Teile nach dem Spalten. Image: Wikimedia Commons.

Anlässlich seines 66. Geburtstags am 9. November 1907 wurden die beiden größten Steine dem englischen König überreicht. Anschliessend kaufte er den Cullinan VI, einen 11,5 Karat großen Stein, für Queen Alexandra. Die restlichen Steine blieben bei dem Schleifer als Lohn, wurden aber ebenfalls von der britischen Krone aufgekauft.

Die einzelnen Steine:

Cullinan I Der größte Stein wiegt 530,2 Karat (106,04 g) und ist unter dem Namen Der große Stern von Afrika (Great Star of Africa) bekannt geworden. Er wurde birnenförmig/tropfenförmig geschliffen und in das königliche Zepter von König Edward VII. eingearbeitet. Er misst 53 x 44 x 29 mm und besitzt 76 Facetten (einschließlich Kalette und Tafel). Als Besonderheit kann der Diamant aus dem Zepter herausgenommen und als Nadel oder Anhänger getragen werden.

Cullinan II (auch Kleinerer Stern von Afrika) (Lesser Star of Africa) ist ein kissenförmig geschliffener Diamant und wiegt 317,4 Karat (63,48 g). Er wurde mittig in die Stirnplatte der britischen Königskrone (Imperial State Crown) gesetzt.

Cullinan III wiegt 94,4 Karat (18,88 g) und wurde birnenförmig/tropfenförmig geschliffen. Er kam zusammen mit Cullinan IV 1911 in die Krone von Königin Mary. Cullinan III und IV können zusammen als Anhänger/Brosche getragen werden.

Cullinan IV wiegt 63,6 Karat (12,72 g) und wurde quadratisch geschliffen. Er befindet sich heute im Band der Krone von Königin Mary.

Restliche

• Cullinan V: 18,5 Karat (3,7 g); heute in einer Brosche
• Cullinan VI: 11,5 Karat (2,3 g)
• Cullinan VII: 8,8 Karat (1,76 g); heute in einer Brosche
• Cullinan VIII: 6,8 Karat (1.36 g); heute in einer Brosche
• Cullinan IX: 4,39 Karat (0,878 g); heute in einem Ring

 

Kopie der neun geschliffenen Diamanten. Image: Wikimedia / User Chris73,  CC-By-Sa 3.0

Warum wurde der Stein gespalten, und nicht als Ganzes geschliffen? Der Stein zeigte zwar eine erstaunliche Klarheit, aber auch Anzeichen für interne Spannungen. Diese hätten ihn, wenn man ihn als Ganzes geschliffen hätte, möglicherweise unkontrolliert zerspringen lassen. Daher war es sinnvoll, ihn so zu spalten, dass die internen Spannungen möglichst gering sind. Außerdem versucht man beim Schleifen möglichst wenig Ausschuss zu produzieren. Das wäre bei dem Stein in seiner natürlichen Form nicht so ohne weiteres möglich gewesen. Indem man ihn aber in insgesamt 105 Steine aufspaltete, konnten möglichst viele geschliffene Steine produziert werden und der Anteil an unschleifbarem Abfall war gering.

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26. November 2010, 09:10

Die Verlobung von Prinz William und Kate Middleton oder besser gesagt ihr Verlobungsring mit einem großen Saphir sind in diesem Video eine willkommene Ausrede zu einem kurzen Ausflug in die Kristallographie.

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