• Skólesít, geislasteinn, steind, steindafræði
    Geislótt skólesít á fölbleikum stilbítkristal. Fundarstaður er Malad á Indlandi. Stærð sýnis er um 18 x 17,5 x 15 cm. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com.

Steindir

Steindafræði

Í jarðfræði er hugtakið steind (mineral á ensku) notað um náttúrulegt, fast og kristallað efni með ákveðna efnasamsetningu. Langstærstur hluti bergs jarðskorpunnar fellur undir þessa skilgreiningu og eru steindir jarðar ákaflega fjölbreyttar og margslungnar. Fræðigreinin sem fjallar um steindir nefnist steindafræði og er hún ein af grunngreinum jarðfræðinnar. Steindafræðin er ákaflega mikilvægt fag fyrir jarðvísindin og notast margir vísindamenn við þekkingu á steindum og steindafræði þegar þeir glíma við sín úrlausnarefni.

1. Hvað er steind?

Steindir eru nokkurs konar byggingareiningar bergs. Meira og minna allt berg jarðar samanstendur af steindum og á það raunar við aðra berghnetti hvar sem er í alheiminum, svo sem tunglið, aðrar bergreikistjörnur og loftsteina. Hugtakið „steind“ er hins vegar ekki auðskiljanlegt og flækist oft fyrir fólki, jafnvel menntuðum jarðvísindamönnum. Til að skilja steindir betur er nauðsynlegt að fara yfir skilgreininguna á steind og útskýra muninn á steindum, kristöllum, bergi og steinum.

1.1 Skilgreining á steind

Í steindafræði er steind skilgreind nákvæmlega og þarf efni að uppfylla öll skilyrðin til að teljast steind. Steind er efni sem fellur undir eftirfarandi atriði:

  • Náttúrulegt

  • Á föstu formi

  • Með skipulagða röðun frumeinda

  • Einsleitt

  • Með ákveðna efnasamsetningu

  • (Yfirleitt) myndað í ólífrænum ferlum

Náttúrulegt efni

Náttúrulegt efni er nokkuð auðskiljanlegt hugtak. Undir það fellur allt efni myndað í náttúrunni, við náttúrulega ferla. En þar er ekki aðeins átt við efni á jörðinni heldur einnig efni myndað annars staðar í geimnum og eru til að mynda loftsteinar, sem lenda á jörðinni úr steindum. Oft eru það sömu steindir og finnast á jörðu en einnig hafa fundist steindir í loftsteinum sem finnast varlt eða alls ekki á jörðinni.

Fast form

Á föstu formi er einnig auðskiljanlegt. Þar er átt við að efnið má ekki vera í gasformi eða fljótandi vökvi til að teljast steind. Þetta skilyrði útilokar til dæmis olíu og gaslög í jörðu, en einnig hreint kvikasilfur, þar sem það er á fljótandi formi við náttúrulegar aðstæður. Hreint kvikasilfur er því ekki steind en kvikasilfur getur hins vegar komið fyrir í öðrum efnasamböndum sem uppfylla skilyrðin hér að ofan, og eru það því steindir.

Skipulögð röðun frumeinda

Kristall, kristallað, ókristallað, efni
Einfaldar skýringarmyndir sem sýna samanburð á kristölluðu efni, fjölkristölluðu efni (þar sem margir stakir kristallar vaxa saman) og ókristölluðu efni. Mynd: Wikimedia commons/Stjörnufræðivefurinn

Efni þarf að hafa skipulagða röðun frumeinda til að teljast vera steind. Með skipulagðri röðun frumeinda er átt við að frumeindir eða sameindir efnisins raði sér í skipulagða, þrívíða grind, svokallaða kristalgrind. Ef eindir efnis mynda kristalgrind er talað um að efnið sé kristallað. Ekki er allt náttúrulegt, fast efni kristallað og má nefna hrafntinnu sem dæmi um ókristallað efni. Efni verður ókristallað við hraða kólnun þess úr vökvaformi yfir í fast form. Við þessa hröðu kólnun ná eindir efnisins ekki að raða sér upp í skipulagða kristalgrind en liggja í staðinn óskipulega (sjá mynd til hægri). Er það sambærilegt við framleiðslu glers, en þá er ljós kvars-sandur bræddur og svo snöggkældur. Við það ná eindir efnisins ekki að raða sér í kristalgrind og til verður til ókristallað og gegnsætt efni.

Einsleitt efni - ákveðin efnasamsetning

Hugtakið einsleitt efni vísar til þess að steindir eru eins í gegn. Ef kristall ákveðinnar steindar er efnagreindur á mörgum mismunandi stöðum er hann nánast eins alls staðar. Þetta er nátengt næsta skilyrði, nefnilega að steindir eru alltaf með ákveðna efnasamsetningu. Þannig hafa stakir kristallar sömu steindar allir sömu efnasamsetningu.

Múskóvít, kristall
Dökkgráleitur múskóvít kristall, sem sýnir vel bæði sexhyrnt form múskóvíts og hve flögótt steindin er. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com.

Sem dæmi eru allir demantar, hvar sem er í heiminum, með nánast algjörlega sömu efnasamsetningu; hreint kolefni. Efnasamsetning þeirra er þá táknuð með efnaformúlunni C, þar sem C er efnatákn kolefnis í lotukerfinu. Hreint kvars hefur efnaformúluna SiO2. Það þýðir að kvars er búið til úr kísli (Si) og súrefni (O) í hlutföllunum 1:2, þar sem það eru tvær súrefnis-eindir á hverja kísil-eind. Þessar tvær steindir, demantur (C) og kvars (SiO2), eru báðar með mjög einfaldar efnaformúlur af steindum að vera. Til eru steindir með mun flóknari efnasamsetningu og má þar til dæmis nefna algengar steindir eins og anorþít, sem hefur efnaformúluna CaSi2Al2O4, og múskóvít, sem hefur efnaformúluna KAl2(AlSi3O10)(OH)2. En óháð því hver efnaformúla steindar er, þá er hún alls staðar eins. Eins og við á um alla demanta, hafa allir múskóvít-kristallar í heiminum, hvar sem þeir finnast, sömu efnasamsetningu. Þessi ákveðna og fasta formúla er eitt af mikilvægustu atriðunum við skilgreininguna á steind.

Ólífrænt efni

Síðasta atriðið í skilgreiningunni hér að ofan er að steind er mynduð í ólífrænum ferlum. Þetta útilokar margs konar manngerða kristalla frá því að vera steindir, þar sem þeir finnast ekki í náttúrunni. Má þar til dæmis nefna hreinan kristallaðan kísil (notaður í tölvur), stál (kristölluð blanda járns og kolefnis) og kristalla í hörðnuðu sementi í steypu.

Møns Klint, kalk, klettar
Hinir hvítu kalkklettar á dönsku eyjunni Mön (Møns Klint) eru gott dæmi um upphleðslu þykkra kalklaga fyrr í jarðsögunni, þar sem lífrænar steindir, svo sem kalsít, koma við sögu. Mynd: Wikimedia commons

Öfugt við hin skilyrðin er þetta skilyrði þó ekki ófrávíkjanlegt og stundum er orðinu yfirleitt skeytt við skilgreininguna og þannig horft framhjá skilyrðinu um ólífrænan uppruna. Margs konar lífræn ferli mynda nefnilega náttúrulegar steindir. Má þar nefna kalsít-kristalla í skeljum eða apatít-kristalla í tannglerungi dýra. Þar sem sum þeirra lífrænu ferla sem mynda steindir eru stórtæk hér á jörðinni er yfirleitt talað um steindir í því samhengi, jafnvel þótt þær séu myndaðar við lífræn ferli. Stórar jarðmyndanir þar sem lífræn ferli koma við sögu eru til að mynda kalksteinsklettar víða um heim, en þeir eru upphaflega myndaðir úr kalkskeljum (kalsítkristöllum) fornra sjávarlífvera. Af frægum kalksteinsklettum má nefna Møns Klint í Danmörku og White Cliffs of Dover á suðurströnd Englands.

Síðasta skilyrðið, um ólífrænan uppruna, getur þó leitt okkur í örlitlar ógöngur. Við getum verið sammála um að stál sé ekki steind, en hvað með manngerða kristalla, sem annars finnast í náttúrunni? Samkvæmt skilgreiningunni ætti náttúrulegur demantur að teljast steind en manngerður iðnaðardemantur ekki. Samt eru þetta eins kristallar, þótt myndunarferlin séu ólík.

1.2 Steindir og kristallar

kristall, smaragður, emerald, kristalglas
Tvenns konar kristall. Til vinstri er náttúrulegur kristall, svo kallaður smaragður (emerald á ensku), en til hægri er kristalglas, sem er þó alls ekki úr kristölluðu efni þrátt fyrir nafnið. Mynd til vinstri birt með leyfi síðunnar irocks.com; mynd til hægri: Wikimedia commons

Munurinn á steindum og kristöllum er ekki augljós og verður oft óheppilegur ruglingur í umfjöllun um þau. Þótt hugtökin séu skild þá eru þau algjörlega aðskilin í steindafræði og því mikilvægt að rugla þeim ekki saman.

Kristall er í daglegu tali notað um tvö fyrirbrigði. Annars vegar er talað um kristalla sem byggingarform í náttúrunni en hins vegar er talað um glerkristal, eins og í kristalglösum. Þar er þó alls ekki á ferðinni kristallað efni enda er gler ávallt ókristallað. Glerkristall er sérstök tegund af gleri, blandað með blýi til að gera það þyngra og meira gljáandi (sjá mynd til hægri).

Í raunvísindum, svo sem steindafræði, er hugtakið kristall alltaf notað í fyrri merkingunni, sem byggingarform efnis. Kristall er fast efni, þar sem eindir efnisins hafa raðað sér skipulega upp í þrívíða grind, svokallaða kristalgrind. Kristalgrindur efna eru ákaflega mismunandi og fer uppbyggingin þeirra eftir nokkrum þáttum, en aðallega eftir því hvaða frumefni eru í grindinni og við hvernig umhverfisaðstæður kristallinn myndast. Kristallar eru ekki einungis viðfangsefni steindafræðinnar heldur einnig efnafræðinga og eðlisfræðinga. Þær fræðigreinar fást hins vegar við hvers kyns ólífræna og lífræna kristalla, hvort sem þeir eru náttúrulegir eða ekki. Vísindamenn sem rannsaka kristalla kalla sig oft einfaldlega kristallafræðinga og er kristallafræði því fag sem kemur inn á efnafræði, eðlisfræði og jarðfræði.

Beryl, míkróklín, steindir
Knippi kristalla, með sjö til átta stórum og fallegum ljósbláum berýl-kristöllum, ásamt minni hvítum míkróklín-kristöllum. Á myndinni sjást því tvær steindir, berýl og míkróklín, en af hvorri steind eru fjölmargir stakir kristallar. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Náttúrulegir kristallar eru fjölbreyttir og nánast allt fast efni jarðar er myndað úr kristölluðu efni. En hver er þá munurinn á kristöllum og steindum? Eins og fram kemur hér á undan á hugtakið steind við kristallað efni með ákveðna efnasamsetningu á meðan kristall er byggingarform efnis.

Best er að lýsa muninum á hugtökunum „kristall“ og „steind“ með einföldu skýringardæmi. Á myndinni til hægri sést klasi ljósblárra og hvítra kristalla. Ljósbláu kristallarnir eru kristallar steindarinnar berýl (Be3Al2(SiO3)6) en hún finnst í ýmsum afbrigðum, til dæmis ljósblá, græn og fölappelsínugul. Grænt afbrigði hennar nefnist smaragður og er afar eftirsóttur gimsteinn. Hvítu kristallarnir eru kristallar steindarinnar míkróklín (KAlSi3O8), en það er algeng steind í bergi meginlanda. Míkróklín getur einnig haft mismunandi litaafbrigði: Hvítt, fölbleikt og grænblátt.

Á myndinni sjálfri sjást í það minnsta sjö ílangir berýl-kristallar og fjölmargir litlir og hvítir míkróklín-kristallar. Þannig eru samanlagt vel yfir 20 stakir kristallar á myndinni, en það eru hins vegar aðeins tvær steindir, berýl og míkróklín. Þannig getum við haft marga kristalla af sömu steindinni. Á myndinni hér til hliðar myndum við tala um „sjö berýl-kristalla“ en ekki um „sjö berýl-steindir“.

Hugtakið kristall á því við um allt kristallað efni, hvernig sem það er myndað. Við sjáum kristalla allt í kringum okkur, jafnvel í efni sem er ekki náttúrulegt. Málmar eru til að mynda úr kristölluðu efni og allir málmhlutir í kringum okkur eru þannig samsettir af aragrúa agnarsmárra kristalla. Hér á Íslandi höfum við nóg af annars konar kristöllum, nefnilega snjó og ís. Frosið vatn er allt myndað úr litlum ískristöllum. Hins vegar tilheyra ekki allir þessir kristallar í kringum okkur ákveðnum steindum, því eins og fyrr segir verða steindir að vera náttúrulegar. Það er því hægt að segja að steindir eru alltaf búnar til úr kristöllum (kristölluðu efni) en kristallar tilheyra ekki alltaf steindum.

Heppilegast er því að hugsa um kristalla sem byggingarform efnis, þar sem eindir efnisins raða sér í kristalgrind, en steindir sem nokkurs konar tegund efnis, sem þarf að vera kristallað og með ákveðna efnasamsetningu.

1.3 Steindir og berg

pegmatít, berg
Litríkt pegmatít, en það er afar grófkristallað djúpberg. Vegna þess hve grófkristallað bergið er sjást stórir kristallar þess vel. Bleiku kristallarnir eru steindin orþóklas, svörtu kristallarnir eru glimmersteindin múskóvít og hvítu kristallarnir eru kvars. Mynd: R.Weller/Cochise College

Eins og fram hefur komið er steind efni sem hefur sömu kristalbyggingu og sömu efnasamsetningu. Þannig hafa til að mynda allir saltkristallar eins kristalgrind og sömu efnasamsetningu, NaCl. Berg er hins vegar búið til úr mörgum kristöllum einnar eða fleiri mismunandi steinda. Sem dæmi um bergtegundir má nefna basalt, líparít, marmara, granít og saltstein. Þessar bergtegundir eru allar samsettar úr nokkrum mismunandi steindum, fyrir utan þá síðastnefndu, saltstein, sem er að mestu samsett úr aðeins einni steind, halíti (salti).

Bergtegundir hafa ekki fasta efnaformúlu eins og steindir enda er berg ekki einsleitt efni. Mismunandi bergtegundir eru skilgreindar annað hvort út frá því hvaða steindir eru til staðar í berginu eða hver efnasamsetning þess er. Í stað fastrar efnaformúlu er efnainnihald bergs gefið upp með hlutföllum frumefnanna í berginu.

Hér að neðan er dæmi um töflu með prósentuhlutfalli frumefna í íslensku basalti. Athugið að frumefnin í hrauninu eru gefin upp sem oxíð í töflunni en oxíð er efnasamband frumefnis og súrefnis (t.d. járn (Fe) + súrefni (O) = FeO). Þetta er alvanalegt með efnagreiningar bergs en lesa má frekar um efnagreiningartöflur, eins og þessa að neðan, í kaflanum um berg.

Basalt - efnagreining Ögmundarhrauns2
SiO2
49,11 MnO 0,20 K2O 0,17
Al2O3 14,61 MgO 7,74 TiO2 1,59
Fe2O3 1,49 CaO 12,22 P2O5 0,13
FeO 10,49 Na2O 2,14
H2O 0,16

Út úr efnagreiningum geta jarðfræðingar lesið mikilvægar upplýsingar um bergið. Hvert frumefni kemur fyrir í mismiklu magni eftir bergtegundum og segir það meðal annars til um myndun og þróun bergsins.

1.4 Steind og steinn

Að lokum er rétt að árétta muninn á þessum tveimur orðum, „steinn“ og „steind“. Steinn er einfaldlega orð yfir bergmola og er í raun ekki skilgreint sérstaklega í jarðfræði, á meðan steind er náttúrulegt, kristallað efnasamband. Orðið steind er tiltölulega nýtt í íslensku, nokkurra áratuga gamalt, samsett úr orðunum steinn og eind (stein-eind = steind). Einn af helstu frumkvöðlum jarðvísindarannsókna á Íslandi, Trausti Einarsson (1907-1984), bjó til orðið „steind“ en áður höfðu orðin „steintegund“ og „frumsteinn“ verið notuð yfir sama fyrirbæri3,4.

2. Fjöldi og nafngiftir steinda

2.1 Fjöldi steinda

heklaít, steind, Náttúrufræðistofnun eldfellít, steindir, Náttúrufræðistofnun
Tvær af nýjustu steindum jarðar fundust fyrst hér á Íslandi og eru kenndar við fundarstaði sína. Efri myndin er af heklaíti, sem var viðurkennd árið 2008, en á neðri myndinni er eldfellít, viðurkennd árið 2007. Myndir birtar með leyfi Náttúrufræðistofnunar Íslands, sjá frétt

Yfir 4000 steindir eru þekktar og viðurkenndar af Alþjóðasambandinu um steindafræði (International Mineralogical Association, IMA). Þótt fjöldinn sé gríðarlegur eru í raun ekki nema um 100 steindir algengar eða nokkuð algengar og um 50 aðrar steindir finnast hér og þar. Afgangurinn, hátt í 4000 steindir, er óalgengur eða jafnvel mjög sjaldgæfur.

Þrátt fyrir að steindafræðin sem fræðigrein nái langt aftur í sögu vísindanna finnast áður óþekktar steindir enn þann dag í dag. Árið 1959 voru aðeins um 1600 steindir viðurkenndar og hefur fjöldinn því meira en tvöfaldast á síðustu 50 árum. Um og yfir 100 nýjar steindir finnast á hverju ári en til að steind hljóti viðurkenningu Alþjóðasambandsins um steindafræði þarf að birta vísindagrein með nákvæmri greiningu á efnainnihaldi hennar og kristalbyggingu.

2.2 Nafngiftir steinda

Nýjum steindum þarf ávallt að gefa ný nöfn og eru til ákveðnar leiðbeiningar um nafngiftir steinda. Þegar velja þarf nafn á nýja steind koma nokkrir hlutir til greina. Oft eru steindir nefndar eftir fyrsta fundarstað steindarinnar eða einhverjum ákveðnum eiginleika hennar. Oft eru steindir einnig nefndar eftir fólki, annað hvort þeim sem fann steindina eða þekktri persónu úr heimi steindafræðinnar. Þrjár nýviðurkenndar steindir hafa fundist á síðustu árum á Íslandi og eru þær allar kenndar við íslensk nöfn. Heklaít (Heklaite) og Eldfellít (Eldfellite) eru nefndar eftir fyrstu fundarstöðum sínum, Heklu og Eldfelli. Jakobssonít (Jakobssonite) er hins vegar nefnt eftir jarðfræðingnum Sveini Jakobssyni sem uppgötvaði steindina fyrstur.

Alþjóðasamband um steindafræði gefur reglulega út uppfærðan lista yfir viðurkenndar steindir (sjá Nefnd um nýjar steindir, nafngiftir og flokkun) en best er að fletta upp steindum á síðunni mindat.org. Þar má sjá yfirlit yfir allar viðurkenndar steindir, með myndum og öðrum greiningum á þeim, ásamt samheitum og heitum steinda sem ekki hafa verið viðurkenndar. Athugið að þessar síður eru á ensku svo ef fletta á upp ákveðnum steindum þarf alltaf að nota ensk nöfn þeirra (t.d. „olivine“ fyrir ólivín og „quartz“ fyrir kvars).

Fjölda fallegra mynda af steindum má finna á síðunni irocks.com, þar sem hægt er að fletta upp og skoða myndir af ýmsum algengum sem og óalgengum steindum.

3. Hvernig myndast steindir?

Steindir myndast aðallega á þrenns konar máta: Úr kviku (bráðnu bergi), úr vatni/jarðhitavökva eða beint úr öðrum steindum. Þessi þrjú jarðfræðilegu ferli eru ríkjandi við mismunandi aðstæður og myndast því yfirleitt mismunandi steindir við hvert þeirra, þótt sumar steindir geti reyndar orðið til við mörg mismunandi ferli.

3.1 Frumsteindir

Ólivín, steind
Flöskugrænn ólivín-kristall, með fallega mótaða kristalfleti. Sýnið er frá Zabargad í Egyptalandi, 1,8 x 1,4 x 0,6 cm að stærð. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Þegar eldgos á sér stað flæðir kvika (bráðið berg) upp á yfirborð jarðar, þar sem hún storknar og verður að hrauni. Yfirleitt er meirihluti kvikunnar fljótandi þegar gýs þótt litlir kristallar myndist oft í henni á meðan hún er enn neðanjarðar. Þegar upp á yfirborð er komið kólnar hraunið fljótt og við það kristallast mismunandi steindir í kvikunni. Þessar steindir, sem kristallast beint úr kviku, eru kallaðar frumsteindir (primary minerals á ensku).

Í nýrunnum og ferskum hraunum eru nánast allar steindirnar frumsteindir, orðnar til við eldgosið sem myndaði hraunið. Mismunandi er milli bergtegunda hvaða steindir myndast úr kviku en efnainnihald er aðalþátturinn sem ræður því hvaða steindir verða til hverju sinni.

Frumsteindir á Íslandi

Á Íslandi er til að mynda langstærstur hluti bergs af bergtegundinni basalti, en það er grátt berg með svipað efnainnihald og efnagreiningin á Ögmundarhrauni fyrir ofan gefur til kynna. Basalt er oft sagt vera „basískt“ eða „frumstætt“ berg, en basískt berg er með tiltölulega lágt kísilinnihald (SiO2), lágt innihald alkalímálmanna natríums (Na2O) og kalíums (K2O) en hátt innihald jarðalkalímálmanna magnesíums (MgO) og kalsíums (CaO). Ögmundarhraun er einmitt basalt, með kísilinnihald undir 50% og hátt innihald magnesíums og kalsíums. Bergtegundin líparít er hins vegar það sem kallað er „súrt“ eða „þróað“ berg, með kísilinnihald um og yfir 70%.

Í basalthraunum eru nokkrar aðalsteindir til staðar. Tvær algengustu steindirnar heita plagíóklas og ágít en auk þess er ólivín tiltölulega algengt ásamt ýmsum málmsteindum. Þetta eru því frumsteindirnar í basalti og á það við basalt nánast hvar sem það finnst í heiminum. Í súru bergi, eins og líparíti (sem hefur alþjóðlega heitið rhýólít) eru hins vegar aðrar frumsteindir til staðar, þar sem efnasamsetning líparíts er önnur en basalts. Plagíóklas finnst í líparíti, en hvorki ólivín né ágít. Í staðinn eru aðrar steindir, svo sem orþóklas og kvars til staðar.

Hægt er að lesa um efnainnihald og steindasamsetningu mismunandi bergtegunda í greininni um bergfræði

3.2 Síðsteindir

kalsít, steind, steindafræði
Stór og myndarlegur kalsít-kristall frá Tennessee í Bandaríkjunum. Kalsít er afar algeng ummyndunarsteind víða, svo sem á Íslandi. Stærð kristalsins er 15,0 x 9,1 x 7,0 cm. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Nánast strax eftir að berg verður til byrjar það að brotna niður. Niðurbrot bergs nefnist einu nafni veðrun, og er talað um að berg veðrist þegar það brotnar niður. Veðrunin fer fram á nokkra mismunandi vegu og er yfirleitt skipt í þrjá mismunandi flokka eftir gerð veðrunarinnar. Stórvirkust er aflræn veðrun, en það er niðurbrot bergs fyrir tilstilli hinna útrænu afla, sólar, vinds og vatns. Til aflrænnar veðrunar telst til dæmis frostveðrun, þegar vatn frýs í sprungum bergs og brýtur það upp. Önnur tegund veðrunar er svo lífræn veðrun, sem á sér til að mynda stað þegar plöntur brjóta upp berg með rótum sínum.

Endanlegt niðurbrot bergs á sér hins vegar stað með svokallaðri efnaveðrun. Við efnaveðrun hvarfast steindir í berginu við utanaðkomandi efni, t.d. vatn eða andrúmsloftið, og leysist bergið smám saman upp. Efnin sem leysast upp í berginu berast annað hvort burt frá því, t.d. með árvatni til hafs, eða að þau falla út og mynda nýjar steindir. Þegar það síðarnefnda gerist myndast svokallaðar síðsteindir (secondary minerals á ensku). Síðsteindir eru því frábrugðnar frumsteindum þar sem þær eru myndaðar „síðar“, en ekki við upphaflega kristöllun bergsins úr kviku.

Ummyndunarsteindir

Á Íslandi myndast síðsteindir til að mynda á jarðhitasvæðum þar sem mikið magn jarðhitavökva leikur um berggrunninn. Jarðhitavökvinn er heitur, á bilinu 50-300°C, og leysir auðveldlega upp steindir í berginu. Vökvinn er því steinefnaríkur og berast uppleystu efnin með vökvanum um sprungur og holrými í berginu.

Ef jarðhitavökvinn kólnar á ferð sinni um bergið getur hann ekki haldið jafnmiklu af uppleystum efnum í sér og falla efnin þá út. Við það myndast nýjar steindir og fylla þær upp í holrými í berginu. Berg, sem orðið hefur fyrir efnaveðrun af völdum jarðhita, er yfirleitt sagt hafa ummyndast og eru nýjar steindir, sem myndast við jarðhitaummyndun, kallaðar ummyndunarsteindir. Ummyndunarsteindir eru ákaflega fjölbreyttar og raunar mun fleiri og fjölbreyttari heldur en frumsteindir í bergi.

Jarðhitaummyndun er ákaflega algeng á Íslandi og er auðveldast að skoða hana í verki á hinum virku jarðhitasvæðum landsins, sérstaklega á háhitasvæðum. Eftir því sem hitastig jarðhitavökvans, sem leikur um bergið, er hærra, þeim mun auðveldar leysir vökvinn upp steindirnar í berginu. Frumsteindirnar leysast hins vegar misvel upp í jarðhitavökva. Ólivín ummyndast til dæmis ákaflega auðveldlega við jarðhita, svo að þar sem hún er til staðar í bergi er hún yfirleitt fyrsta steindin til að leysast upp. Kvars er hins vegar á hinum enda skalans, ákaflega torleysanleg og veðrast hún seint og illa.

Algengustu ummyndunarsteindirnar í íslensku bergi eru kalsít og kvars ásamt tveimur mikilvægum steindaflokkum, leirsteindum og zeólítum. Kalsít og kvars eru algengar því þær innihalda að meginhluta tvö efni, sem eru bæði mjög algeng í íslensku storkubergi. Kalsít (CaCO3) er steind í flokki karbónata, en það eru steindir sem hafa karbónat-jónina (CO3) sem aðaljón. Kalsít er því kalsíum karbónat og myndast annars vegar úr kalsíum (CaO), sem er í miklu magni í íslensku bergi, og hins vegar kolsýru (CO2), sem berst auðveldlega niður í jörðina uppleyst í jarðhitavökvanum. Kvars er hins vegar hreint kísil-oxíð (SiO2) en kísill (Si) og súrefni (O) eru einmitt algengustu frumefni jarðskorpunnar. Nokkrar aðrar steindir eða steindaafbrigði eru til, sem innihalda einnig hreint kísil-oxíð. Má þar nefna kalsedón, jaspis og ópal, sem allar finnast sem síðsteindir á Íslandi.

Kalsít – silfurberg

silfurberg, kalsíum karbónat, kalsít, steind
Silfurberg er tært afbrigði kalsíts, fyrst uppgötvað á Íslandi. Það var unnið í Helgustaðanámu við Reyðarfjörð allt fram á 20. öld. Þótt nafnið bendi til annars þá inniheldur silfurberg ekkert af frumefninu silfri. Mynd: Wikimedia Commons

Kalsít er ákaflega fjölbreytileg steind og getur hún myndað margs konar form með fjölmörg litaafbrigði. Eitt sérstakasta og merkilegasta afbrigði kalsíts kallast silfurberg. Öfugt við það sem halda mætti út frá nafninu þá inniheldur silfurberg ekkert af frumefninu silfri, heldur er það hreint kalsíum karbónat (CaCO3). Þar sem efnasamsetning og kristalbygging silfurbergs er sú sama og hjá kalsíti er ekki litið á silfurberg sem sjálfstæða steind heldur sem afbrigði kalsíts.

Silfurberg hefur þann sérstaka eiginleika að brjóta ljós, sem berst í gegnum það, í tvo aðskilda ljósgeisla. Þessi eiginleiki kallast tvíbrot og er ákaflega merkilegur í eðlisfræði ljóss. Þetta gerir það að verkum að ef silfurbergsmoli er lagður ofan á texta virðist textinn vera tvöfaldur að sjá í gegnum kristalinn.

Silfurberg tengist Íslandi órofa böndum en það var fyrst uppgötvað og unnið hér á landi. Vegna tengingarinnar við Ísland er silfurberg einmitt kennt við landið á mörgum erlendum málum. Það kallast til að mynda „Iceland Spar“ á ensku og „íslandít“. Fyrsti fundarstaður þess var við bæinn Helgustaði við Reyðarfjörð, og var það upp úr miðri 17. öldinni sem vísindaheimurinn komst fyrst í tæri við íslenska silfurbergið. Upp úr miðri 19. öld hófst skipulögð námuvinnsla á silfurberginu en það var ákaflega eftirsótt af vísindamönnum, sem notuðu það í margs konar mælitæki í eðlisfræði og efnafræði. Vinsældir silfurbergsins frá Helgustöðum eru tilkomnar vegna þess að allt fram á 20. öldina var Ísland eini þekkti fundarstaður silfurbergs í heiminum. Síðan þá hafa góðar námur fundist víðar, til dæmis í Mexíkó, en lítilræði var unnið af silfurbergi á Helgustöðum í byrjun 20. aldarinnar. Silfurbergsvinnslunni þar lauk þó endanlega rétt um 1950.

holufyllingar, steindir, kalsít
Myndir af litríkum sprungu- og holufyllingum. Efri röð frá vinstri: Lévyn, súredaít, rósasít/kalsít. Neðri röð frá vinstri: Kalsít, okenít, anapaít. Á þessum myndum eru súredaítið, hvíta kalsítið og anapaítið dæmi um sprungufyllingar en lévynið, rosasítið og okenítið eru holufyllingar. Af þessum steindum er aðeins kalsít algengt á Íslandi, en zeólítarnir okenít og lévyn finnast þó einnig. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Leirsteindir

Leirsteindir og zeólítar eru dæmi um það sem yfirleitt er kallað ,vatnaðar steindir‘. Vatnaðar steindir innihalda vatn í kristalgrind sinni og er það eitt aðaleinkenni ummyndunarsteinda þar sem þær kristallast í jarðhitavökva. Leirsteindir eru mjög mikilvægur steindahópur á jörðinni. Þær myndast nánast einungis við niðurbrot annarra steinda en um helmingur setbergs á jörðinni samanstendur af leirsteindum. En þrátt fyrir magn og mikilvægi myndu flestir telja leirsteindir óáhugaverðar fyrir augað, þar sem kristallar þeirra eru langoftast agnarsmáir og því myndast fá falleg form þegar þær kristallast. Í staðinn myndast myndlausir og oft gríðarþykkir leirbunkar úr kristöllum leirsteindanna og er leirinn gjarnan laus og mjúkur í sér.

kaólínít, náma, steind
Kaólínít-náma í Búlgaríu. Þarna sést vel hvernig kaólínít-leirinn myndar þykka og formlausa bunka af leir. Kaólínít er mikilvægt í margs konar iðnaði og því mikið unnið víða um heim. Mynd: Nikola Gruev/Wikimedia Commons

Af algengum leirsteindum má nefna kaólín (eða kaólínít), sem er ein af algengari steindum jarðar. Kaólín er mikið notað í iðnaði, til dæmis við pappírsvinnslu og í tannkrem. Kaólín er einnig aðaluppistaðan í postulíni, en Kínverjar notuðu fyrstir kaólín við postulínsvinnslu. Kaolín myndast við niðurbrot kalíum-ríks feldspats, sem finnst einkum í graníti meginlanda.

Á Íslandi er berg hins vegar kalíum-snautt og eru aðrar leirsteindir miklu algengari, svo sem smektít, seladónít og klórít. Þessar leirsteindir myndast allar við ummyndun basalts, en nóg er af því á Íslandi. Auðveldast er að greina seladónít, en það myndar oft græna eða blágræna skán innan á holum í basalti. Ef holurnar eru fylltar með holufyllingum er oft græn slykja af seladóníti milli holufyllingarinnar og bergsins.

Zeólítar

Skólesít, geislasteinn, steind, steindafræði
Fallega lagaðir sveipir af geislóttu skólesíti. Heitið geislasteinn, sem notað er á íslensku um steindahópinn zeólíta, er dregið af geislóttu formi skólesíts. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Zeólítar eru hópur misalgengra ummyndunarsteinda. Zeólítar eru oft kallaðir geislasteinar á íslensku og er það til komið vegna vaxtarlags eða útlits þeirra. Sérstaklega á þetta við steindina skólesít, sem er einn algengasti zeólítinn á Íslandi. Þegar skólesít kristallast myndast langar og mjóar nálar, sem liggja í geislóttu mynstri út frá einum punkti.

Á milli 60 og 70 tegundir náttúrulegra zeólíta eru viðurkenndar og finnast um 20 tegundir þeirra á Íslandi. Zeólítar sjást auðveldast í hinum rofna jarðlagastafla landsins, sem jöklar ísaldar hafa grafið á síðustu ármilljónum. Það svæði nær yfir Vestfirði, Tröllaskaga og Austfirði, auk stórs hluta Vesturlands og Norðurlands vestra.

Á þessum svæðum finnast mismunandi zeólítategundir í aðskildum láréttum beltum í fjallshlíðum dala og fjarða (oft kallað zeólítabelti). Það er vegna þess að mismunandi zeólítategundir myndast úr misheitum jarðhitavökva. Zeólítinn kabasít myndast til að mynda við lágt hitastig, upp að um 70–80°C, á meðan zeólítinn laumontít kristallast úr 120–230°C heitum jarðhitavökva. Það gefur því augaleið að laumontít finnst á meira dýpi en kabasít, og því neðar í jarðlagastaflanum. Er það einmitt svo að efsta zeólítabeltið er kennt við kabasít en neðsta beltið við laumontít.

Heulandít, zeólíti, geislasteinn, steind, Teigarhorn
Heulandít frá Teigarhorni við Berufjörð. Stærð sýnisins er 8,7 x 6 x 5 cm. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Auk skólesíts, kabasíts og laumontíts, eru zeólítategundirnar mesólít, stilbít, heulandít, thomsonít og mordenít afar algengar á Íslandi. Margar þessara tegunda mynda ákaflega fallega skrautsteina og eru zeólíta-sýni frá Íslandi eftirsótt af söfnurum víða um heim. Frægasti fundarstaður zeólíta á Íslandi er við Teigarhorn í Berufirði, en sýni þaðan eru oft talin meðal fallegustu zeólíta-sýna á jörðinni. Teigarhorn var friðlýst árið 1975 vegna hinna merku steinda sem þar finnast, en vegna þess hve eftirsótt sýni þaðan hafa verið hjá söfnurum í gegnum tíðina eru flest merkustu og fallegustu sýnin því miður löngu horfin. Staðurinn er því vart svipur hjá sjón nú miðað við sem hann hefur upphaflega verið.

Zeólítar eru að ýmsu leyti sérstakar steindir. Þeir myndast þegar jarðhitavökvi leikur um basalt, leysir upp úr því efni og kristallar svo nýjar steindir í holum og sprungum bergsins. Langflestir zeólítar eiga það sameiginlegt að meginhluti kristalgrindar þeirra samanstendur af kísil- og áljónum tengdum súrefnisjónum. Öfugt við flestar aðrar ummyndunarsteindir er kísil-ál-grindin í zeólítum hins vegar opin og rúm, með stórum holrýmum þar sem jónir annarra efna geta sest. Í hin stóru rými innan á kristalgrindinni tengjast yfirleitt stórar jákvæðar jónir, aðallega af natríum (Na), kalíum (K) og kalsíum (Ca).

Stóru jónirnar tengjast kísil-ál-grindinni tiltölulega lauslega og eiga auðvelt með að losna úr grindinni. Sá eiginleiki nýtist í ýmsum iðnaði þar sem sumar zeólíta-tegundir eiga auðvelt með að draga í sig hvers konar efni, svo sem eiturefni. Zeólítar eru því mikið nýttir til að hreinsa mengun úr vatni, til dæmis þegar mengunarslys verða, og draga þeir þá í sig spilliefnin en skila öðrum skaðlausum jónum út í staðinn. Zeólíta-iðnaðurinn er býsna stór og eru milljónir tonna unnar af náttúrulegum zeólítum á hverju ári. Auk náttúrulegra zeólíta hafa einnig verið búnar til á milli 100 og 200 tegundir nýrra tilbúinna zeólíta, sem finnast ekki í náttúrunni. Ef allt er tekið saman eru því yfir 200 mismunandi kristalgrindbyggingar zeólíta þekktar og eru nýjar uppgötvaðar reglulega.

Auk hinna stóru jóna eru heilar vatnssameindir til staðar í kristalgrind zeólíta, enda eru þeir dæmi um vatnaðar steindir. Ef zeólítar eru hitaðir upp losnar vatnið hins vegar úr kristalgrindinni og stígur það þá gjarnan upp sem gufa af steinunum, líkt og þeir sjóði. Sumir zeólítar breyta einnig um form þegar vatnið losnar við upphitun úr grind þeirra. Heitið zeólíti er einmitt dregið af þessum sérkennilega eiginleika. Það kemur úr grísku, þar sem zéō (ζέω) þýðir „að sjóða“ og líthos (λίθος) þýðir „steinn“. Á íslensku eru zeólítar því stundum nefndir suðusteinar.

Uppgufunarsteindir

Salar de Uyuni, salt, saltslétta, Bólivía
Salar de Uyuni í Bólivíu er stærsta saltslétta heims, um 10.600 km2 (10% af stærð Íslands). Þarna var áður víðfeðmt stöðuvatn, sem þornaði að mestu upp og skildi eftir sig gríðarmikið af uppgufunarseti, aðallega halíti (salti). Mynd: Wikimedia Commons

Annar stór flokkur síðsteinda eru steindir, sem kalla má uppgufunarsteindir. Þetta eru steindir sem eiga það sameiginlegt að myndast helst við uppgufun jarðefnaríks vatns, yfirleitt sjávar eða annars saltvatns.

Í úthöfum jarðar er töluvert af uppleystum efnum. Mest er af uppleystu natríum og klór, sem saman mynda salt (natríumklóríð, NaCl). Því er sagt að höfin séu sölt og er selta þeirra um 3,5%. Það þýðir að um 3,5% af þyngd sjávar er í uppleystum efnum, eða um 35 g í hverjum lítra sjávar. En þótt mest sé af klór og natríum í sjónum eru önnur mikilvæg efni einnig til staðar, þótt þau séu í minna magni. Í eftirfarandi töflu er listi yfir þau efni sem finnast alla jafna í meira en 0,01% magni í sjónum:

Efnainnihald sjávar - meðaltal úthafanna
Klór
(Cl)
1,94% Magnesíum
(Mg)
0,13% Kalsíum
(Ca)
0,04%
Natríum
(Na)
1,08% Brennisteinn
(S)
0,09% Kalíum
(K)
0,04%

Uppgufun vatns á sér sífellt stað við yfirborð jarðar og er mikilvægur þáttur í hringrás vatns á jörðinni. Við sjáum til dæmis merki um uppgufunina þegar jörð þornar eftir regnskúr eða þegar pollar þorna upp á hlýjum sumardögum. Við yfirborð stöðuvatna og sjávar á sér stað mikil uppgufun. Uppgufunin er meiri eftir því sem loftslag er hlýrra og þurrara, en það er mest við hvarfbauga jarðar þar sem stærstu eyðimerkur jarðar liggja.

En þótt stöðugt gufi upp af yfirborði stöðuvatna og sjávar á jörðinni hefur það ekki endilega lækkun vatnsyfirborðs í för með sér. Yfirleitt rennur nefnilega nóg af vatni í stöðuvötnin eða úthöfin í stað þess sem gufar upp. Hins vegar getur það komið fyrir að þetta jafnvægi raskist þannig að stöðuvötn eða jafnvel heilu hafsvæðin þorni upp. Þannig lokast stundum innhöf af þannig að tenging þeirra við úthöfin rofnar. Þegar þetta gerist getur uppgufunin orðið meiri en sem nemur vatnsrennsli út í hafið og lækkar þá yfirborð þess stöðugt.

Messiníska seltu-ástandið

Miðjarðarhafið, uppgufun
Miðjarðarhafið er umfangsmikið innhaf á milli Evrópu, Afríku og Asíu, en eina náttúrulega tenging þess við úthöfin er um Gíbraltarsund. Fyrir um 6 milljónum ára lokaðist Gíbraltarsund og í kjölfarið þornaði Miðjarðarhafið að öllum líkindum að mestu upp. Merki þess má meðal annars finna undir hafsbotninum þar sem gríðarþykk lög af salti og öðrum uppgufunarsteindum liggja. Mynd: Wikimedia Commons/NASA

Þetta gerðist í Miðjarðarhafslægðinni fyrir um 6 milljónum ára, þegar Gíbraltarsundið lokaðist og tengingin við Atlantshafið rofnaði. Vegna hlýs loftslags er uppgufun sjávar í Miðjarðarhafinu mun meiri en sem nemur því vatni sem rennur í það en tengingin við Atlantshafið viðheldur sjávaryfirborði Miðjarðarhafsins. Þegar sú tenging rofnaði þornaði hafið að öllum líkindum tiltölulega hratt upp, hugsanlega á vart meira en þúsund árum.

Þegar saltvatn gufar upp verða öll uppleystu efnin í vatninu eftir. Þegar Miðjarðarhafið þornaði upp sat því gríðarmikið magn af uppleystum efnum eftir í Miðjarðarhafsdældinni. Þar kristölluðust þessi efni og mynduðu uppgufunarsteindir. Þar sem mest er af klóríði og natríum í sjó er salt, öðru nafni halít (NaCl), langalgengasta uppgufunarsteindin. Á eftir henni kemur steind sem kallast gifs (gypsum á ensku) en hún er meðal annars samsett úr brennisteini og kalsíum, sem eru einmitt tvö af algengustu uppleystu efnunum í sjó (sjá töfluna hér að ofan).

En hvernig vitum við að Miðjarðarhafið hafi þornað upp í fyrndinni? Jú, vísindamenn hafa nefnilega borað ofan í hafsbotn núverandi Miðjarðarhafs, og í setlögunum undir hafsbotninum hafa fundist afar þykk lög af salti og öðrum uppgufunarsteindum, sums staðar jafnvel nokkur hundruð metra þykk. Víða hafa þessi setlög ýst upp á meginlöndin við jarðskorpuhreyfingar og finnast saltnámur víða við Miðjarðarhafið.

salt, halít, steind, kristall, NaClselenít, gifs, steind
Tvær algengustu uppgufunarsteindir jarðar. Að ofan er saltsteinsmoli frá Póllandi, 16 x 15 x 13 cm að stærð. Teningslaga form saltkristallanna sést afar vel. Neðri myndin sýnir tvö afbrigði steindarinnar gifs, selenít og alabastur, en tveir tærir og fallegir selenít kristallar hvíla á alabastri, þéttu og ógegnsæju formi gifs. Stærð sýnisins er 6,9 x 5,4 x 4,5 cm. Efri mynd: Didier Descouens/Wikimedia commons. Neðri myndin birt með leyfi síðunnar irocks.com

Stærstu saltnámur heims finnast því þar sem áður voru stór og umfangsmikil úthöf, sem þornuðu svo upp og skildu eftir sig þykk lög af uppgufunarseti. Þetta á við víða í Evrópu, Ameríku og Asíu. Stórar saltnámur finnast til að mynda í Póllandi og Þýskalandi, Bandaríkjunum, við Miðjarðarhafið og í Pakistan. Ein allra stærsta saltnáma heims er í kanadíska bænum Goderich, en þar eru um 6000 tonn af salti unnin á hverjum degi, alls um 9 milljón tonn af ári. Stærstur hluti saltsins fer í að hálkuverja vegi umhverfis stóru vötnin í Bandaríkjunum og Kanada yfir vetrartímann. Salt-lögin við Goderich mynduðust fyrir um 400–450 milljónum ára. Á þeim tíma rakst Evrópu-flekinn á norður-ameríska jarðskorpuflekann en við áreksturinn myndaðist gríðarmikill fellingafjallgarður, sem við þekkjum nú sem Appalachia-fjöllin. Bak við fjallgarðinn varð til umfangsmikil lægð, fyllt af grunnsævi, sem síðan lokaðist af og þornaði upp svo eftir urður mikil og þykk setlög. Talið er að saltið við Goderich muni endast næstu 100 árin hið minnsta, miðað við núverandi ársframleiðslu.

Saltsléttur

En uppgufunarset myndast ekki aðeins við uppgufun hafsvæða heldur einnig þar sem stór stöðuvötn þorna upp. Þótt flest stöðuvötn innihaldi ferskvatn eru sum sölt. Það á sérstaklega við stöðuvötn sem liggja í djúpum lægðum án afrennslis á yfirborði. Þá komast uppleyst efni, sem berast út í vatnið, ekki í burtu heldur safnast fyrir. Meðal þekktra afrennslislausra og saltra stöðuvatna má nefna Kaspíahaf, Dauðahaf og Aralvatn í Asíu og Salvatnið mikla í Utah í Bandaríkjunum. Sumsstaðar má einnig greina merki um forn en nú uppþornuð salt-vötn, þar sem miklar saltsléttur liggja. Tvær af þekktustu saltsléttum jarðar eru annars vegar Bonneville saltslétturnar í Utah í Bandaríkjunum, en þar hafa verið sett fjölmörg hraðamet á landi í kappakstursbílum, og hins vegar Salar de Uyuni í suðurhluta Bólivíu. Salar de Uyuni er stærsta saltslétta heims, um 10.600 km2. Hún liggur í rúmlega 3.600 metra hæð yfir sjávarmáli en fyrir um 30-40 þúsund árum var þar stöðuvatn, sem þornaði svo upp í nokkrum þrepum og skildi eftir sig þykkt lag af uppgufunarseti.

Halít (salt) er langalgengasta uppgufunarsteind jarðar, en á eftir því koma gifs (CaSO4·2H2O), anhýdrít (CaSO4) og sylvít (KCl), ásamt öðrum minni háttar uppgufunarsteindum. Þessar uppgufunarsteindir kristallast ekki allar á sama tíma við uppgufun saltvatns, heldur fer kristöllun þeirra eftir leysni þeirra í sjónum. Sjór getur til dæmis haldið tíu sinnum meira af salti í upplausn heldur en selta hans gefur til kynna. Það þýðir að saltið byrjar ekki að falla út fyrr en um 90% sjávar hefur gufað upp. Ef miðað er við uppgufun venjulegs sjávarvatns (um 3,5% selta) þá kristallast fyrst svo kölluð karbónöt, þegar um 50% af sjónum hefur gufað upp. Við 80% uppgufun sjávar byrja gifs og anhýdrít að kristallast en halít þegar 90% sjávarvatnsins hefur gufað upp.

Steindir í lífrænu seti

Í þennan flokk mætti til að mynda setja steindir eins og kalsít, aragónít, dólómít (magnesíum-kalsíum karbónat) og kísil-steindir (kvars og ýmis konar siliköt). Þessar steindir myndast til að mynda í skeljum skeldýra og fer það eftir skeljum hvort þær mynda kalsíum karbónat (kalsít og aragónít) eða kísil-skeljar. Þegar dýrin deyja falla þau til botns og geta þá myndast þykk setlög af skeljunum. Síðar þjappast lögin saman og myndast kalksteinn eða aðrar setbergtegundir.

Steindir sem myndast í kolum falla einnig sum hver í þennan flokk. Í kolum eru margs konar steindir, þótt hreint kolefni (að mestu leyti ókristallað) myndi meirihluta þeirra. Meðal þessara steinda eru sumar myndaðar við lífræn ferli en önnur myndast við efnahvörf í kolunar-ferlinu.

3.3 Steindir í myndbreyttu bergi

múskóvít, kristall, steind, glimmer
Knippi af ljósum og flögóttum múskóvít-kristöllum. Múskóvít er glimmersteind, sem klofnar auðveldlega í flögur líkt og sést á myndinni. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Þriðja ferlið við myndun steinda, sem nefnt var hér að ofan, er þegar steindir myndast beint úr öðrum steindum án þess að bráðna eða leysast upp á milli. Þetta gerist við sérstakar aðstæður, sem eru yfirleitt ekki til staðar við yfirborð jarðar heldur djúpt niðri í jörðinni. Eftir því sem farið er dýpra ofan í jörðina eykst hiti og þrýstingur en steindir eru mismunandi stöðugar við slíkar aðstæður. Þannig getur steind, sem myndast auðveldlega á yfirborði jarðar, verið óstöðug á miklu dýpi ofan í jarðskorpunni. Þegar slík steind berst djúpt ofan í jörðu, til dæmis með jarðskorpuflekahreyfingum, brotnar hún niður. Í stað hennar myndast aðrar steindir sem eru stöðugar við hátt hitastig og mikinn þrýsting. Þetta ferli kallast myndbreyting, og er talað um myndbreytt berg djúpt ofan í jörðu.

Glimmersteindir

Margar steindir, sem við þekkjum í bergi á yfirborði, finnast einnig í myndbreyttu bergi. Má þar til dæmis nefna kvars, plagíóklas, pýroxen og ólivín. Svokallaðar glimmersteindir eru algengar í myndbreyttu bergi, þótt þær finnist einnig í storkubergi. Tvær tegundir glimmersteinda eru algengastar, múskóvít og bíótít. Það sem einkennir glimmersteindir er kristalbygging þeirra, en þegar þær kristallast mynda þær flögur sem klofna auðveldlega.

Kristallar glimmersteinda geta orðið gríðarstórir, en stærstu kristallarnir finnast í svokölluðu pegmatíti, en það er stórkristölluð djúpbergtegund. Heimildir eru til um nokkra gríðarstóra kristalla glimmersteinda, sem fundist hafa við námuvinnslu, en oft er erfitt að staðfesta að um heila og staka kristalla sé að ræða en ekki nokkra samvaxna kristalla. Fundarstaðir þessara kristalla eru til dæmis í Kanada (Ontario), Noregi og á Indlandi. Stærsti glimmer-kristallinn, sem getið hefur verið, var að öllum líkindum phlógópít-kristall sem fannst í námu í Ontario. Sá kristall er sagður hafa verið yfir fjórir metrar í þvermál og meira en tíu metrar á hæð. Ekki er hægt að staðfesta þessar tölur með fullvissu, þar sem engar myndir eru til af kristalnum og hann hefur nú löngu verið grafinn í burtu, en ef tölurnar eru réttar hefur hann vegið yfir 330 tonn5.

Ál-silikat steindir

kýanít, andalúsít, sillimanít, steindir, myndbreytt berg
Kýanít (til vinstri), andalúsít (í miðið) og sillimanít (til hægri) hafa allar sömu efnasamsetningu en mismunandi kristalbyggingu. Þær finnast við mismunandi hitastig og þrýsting í myndbreyttu bergi. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Þótt margar steindir geti myndast bæði við aðstæður á yfirborði og djúpt ofan í jörðinni eru einnig til steindir sem myndast ekki nema undir miklum hita og/eða þrýstingi. Sumar þessara steinda eru sérstakar í útliti og frábrugðnar þeim sem við sjáum vanalega á yfirborði.

Meðal algengra steinda í myndbreyttu bergi eru þrjár steindir sem allar hafa sömu efnasamsetningu. Eru það kýanít, andalúsít og sillimanít, en þær eru allar myndaðar úr áli og kísli ásamt súrefni, með efnaformúluna Al2SiO5. Það sem aðskilur þessar steindir hins vegar er mismunandi kristalbygging þeirra. Hver þessara þriggja steinda er stöðug við mismunandi hitastig og þrýsting. Þannig myndast kýanít við miðlungs eða mikinn þrýsting, sillimanít við miðlungs þrýsting en hátt hitastig og andalúsít við tiltölulega lágt hitastig og þrýsting.

Staurolít

staurolít, steind
Brúnir staurolít-kristallar í ljósu múskóvíti, með greinilega tvíburun. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Önnur falleg steind, sem myndast í myndbreyttu bergi, er staurolít. Staurolít myndar brúnleita, beina strendinga. Oft finnast kristallarnir samvaxnir, tveir og tveir saman, og mynda þeir gjarnan kross. Heiti staurolíts er einmitt dregið af því, en á grísku þýðir ,stauros‘ (σταυρός) kross.

Þegar kristallar vaxa tveir saman í svona form, eins og staurolít gerir, er talað um þá sem tvíbura. Það er líkt og kristallarnir spegli hvorn annan og getur þessi tvíburun verið á ýmsa vegu í mismunandi steindum. Ýmsar steindir geta myndað slíka tvíbura við kristöllun, til dæmis pýrít og flúorít, en ekki er alltaf auðvelt að greina tvíburunina utan á kristöllunum. Í staurolíti er tvíburun hins vegar yfirleitt mjög greinileg ef hún er til staðar og ákaflega falleg.

Asbest

Serpentín er hópur steinda sem myndast yfirleitt einungis í myndbreyttu bergi, undir miklum þrýstingi og hita. Þekktasta steindin í þessum hópi nefnist chrysotíl en hún er þekktari undir heitinu asbest. Chrysotíl er sérstök í útliti og myndar hún löng þráðótt kristalla-knippi, sem líkjast miklu frekar steingerðum trjám heldur en bergi.

asbest, serpentín, steind
Asbest á safni í Bonn. Þráðótt form asbests sést vel á myndinni, en þræðirnir brotna auðveldlega og verða að ryki, sem borist getur ofan í lungu. Langvarandi vinna með asbest getur valdið ólæknandi lungnasjúkdómum. Mynd: Wikimedia commons

Asbest var áður töluvert mikið nýtt í margs konar iðnaði. Meðal annars var asbest notað í einangrun í húsum, en það er hljóðeinangrandi og eldþolið auk þess að vera tiltölulega ódýrt efni. Á síðari hluta 19. aldar og í byrjun þeirrar tuttugustu voru asbestnámur opnaðar víða um heim, meðal annars í Kanada, Bandaríkjunum, Ástralíu, Rússlandi og Suður-Afríku.

Snemma á 20. öld fór að bera á auknum heilsufarsvandamálum meðal verkamanna sem unnu við vinnslu og notkun asbests. Þessir verkamenn voru margfalt líklegri en aðrir til að fá lungnakrabbamein og deyja af völdum þess og annarra lungnasjúkdóma. Er það vegna þess að asbest brotnar auðveldlega niður og myndast þá fínkornótt ryk. Ef rykið berst niður í lungu festist það þar og ef magnið er nægilegt getur það valdið illvígum eða ólæknandi sjúkdómum.

Umfang sjúkdóma af völdum asbests er mikið. Til að mynda er talið að um 100 þúsund verkamenn, sem störfuðu við bandaríska skipaiðnaðinn, hafi dáið eða séu með ólæknandi lungnasjúkdóma af völdum asbestryks. Vegna þessa hefur vinnsla og notkun asbest víða verið bönnuð með öllu. Öndunarfærasjúkdómar af völdum asbests eru sérstaklega erfiðir vegna þess hve seint þeir koma fram. Oft líða áratugir áður en sjúkdómarnir gera vart við sig, og er skaðinn þá löngu skeður6.

Demantur og grafít

demantur, steind, kristall
Tvær myndir af demöntum. Til vinstri er óskorinn demantur, um 0,9 x 0,9 x 0,8 mm að stærð, en til hægri eru nokkrir skornir demantar af óþekktri stærð. Mynd til vinstri birt með leyfi síðunnar irocks.com. Mynd til hægri: Mario Sarto/Wikimedia commons

Sú steind í myndbreyttu bergi, sem flestir þekkja, er að öllum líkindum demantur. Demantar myndast á gríðarmiklu dýpi ofan í jarðskorpunni, þar sem hitastig og þrýstingur eru nægileg fyrir myndun þeirra. Demantur er harðasta efni, sem fyrirfinnst í náttúrunni, og er hann myndaður úr hreinu kolefni (C). Náttúrulegir demantar eru ákaflega eftirsóttir sem gimsteinar og eru þeir yfirleitt óhemjudýrir. Þannig getur tær og gallalaus skorinn demantur kostað hundruð þúsunda króna, jafnvel þótt hann vegi ekki nema 1 karat (1 karat = 0,2 grömm). Stærri demantar eru metnir á milljónir króna og Pink Griff demanturinn, sá dýrasti sem seldur hefur verið á uppboði, kostaði um 5,5 milljarða króna (46 milljónir bandarískra dollara).

Demantur er ekki eina steindin með efnasamsetningu hreins kolefnis. Örfáar aðrar steindir hafa nefnilega sömu efnasamsetningu og er grafít langalgengust þeirra. Grafít og demantur eru góð dæmi um það sem í steindafræði er kallað „pólýmorf“ („polymorph“ á ensku, stundum nefnt ,fjölgervi‘ á íslensku), en pólýmorf eru efnasambönd sem hafa sömu efnasamsetningu en ólíka kristalbyggingu.

kolefni, grafít, steind
Grafít-moli, 8,0 x 6,4 x 3,8 cm að stærð. Málm-gljái grafítsins sést vel. Mynd birt með leyfi irocks.com

Í tilfelli demants og grafíts skilar munurinn á kristalbyggingu steindanna tveimur ákaflega ólíkum steindum. Demantur er til að mynda harðasta náttúrulega efni jarðar á meðan grafít er með mýkstu steindunum. Demantur er yfirleitt gegnsær en grafít ógegnsætt. Demantur er miklu þéttari en grafít (eðlismassi demants er 3,5 g/cm3 en grafíts 2,2 g/cm3), og demantur er það náttúrulega efni sem erfiðast er að pressa saman.

Það furðulega er hins vegar að grafít er hið stöðuga form kolefnis á yfirborði jarðar á meðan demantur er aðeins stöðugur við margfaldan hita og þrýsting miðað við yfirborðsaðstæður. Flestir demantar, sem notaðir eru í skartgripi, hafa því myndast á um 140-190 km dýpi undir kjörnum stórra meginlandsskjalda. Helstu demanta-námur jarðar eru í suðurhluta Afríku, Norður-Ameríku, Rússlandi, Ástralíu og Indlandi. Þessir demantar mynduðust allir djúpt í jarðskorpunni fyrir meira en 900 milljónum ára, og sumir eru líklegast allt að þriggja og hálfs milljarða ára gamlir.

En ef grafít er hið stöðuga form kolefnis á yfirborði jarðar en ekki demantur, af hverju eru demantar þá yfirhöfuð til við yfirborðsaðstæður? Það að grafít sé stöðugra en demantur, þýðir í raun að orkustig grafíts er lægra en demants. Efni vilja yfirleitt alltaf vera í eins lágu orkustigi og þau geta, og því ætti demantur að umbreytast yfir í grafít við yfirborð jarðar. Staðan er hins vegar ekki svo einföld. Til þess að geta umkristallast yfir í grafít þarf demantsgrindin fyrst að yfirvinna ákveðinn orku-þröskuld. Það er hægt að líkja þessu við að vera staddur í dal og vilja komast yfir í næsta dal, sem liggur lægra í landinu, en þurfa hins vegar að fara fyrst yfir fjallgarð á milli dalanna. Efni sem svona er ástatt um eru sögð vera hálfstöðug (eða „meta-stöðug“, á ensku „meta-stable“).

Yfirleitt breytast hálf-stöðug efni með tímanum yfir í form á lægra orkustigi. Í tilfelli demants gerist það hins vegar á svo löngum tíma að við getum ekki búist við að sjá umskiptin verða á líftíma jarðarinnar, ef þau gerast þá yfirhöfuð. Út frá hálfstöðugleika demants má því segja að demantar séu ef til vill ekki eilífir, eins og haldið var fram í frægri demanta-auglýsingu árið 1947 („Diamonds are forever“ á ensku), en þeir eru samt varanlegri en flest önnur efni. Það á þó aðeins við þær aðstæður, sem ríkja á yfirborði jarðar. Um leið og við hitum demanta upp eiga þeir auðveldar með að umkristallast yfir í grafít.

Ef svo ólíklega vill til að einhver hafi áhuga á að búa til grafít úr demöntum með því að hita upp demantana verður viðkomandi þó að passa sig að gera það ekki í súrefnisríku umhverfi, til dæmis í andrúmsloftinu. Ef það er gert hvarfast kolefnið í demöntunum við súrefnið í loftinu og það kviknar í þeim. Þetta er skiljanlegt þar sem demantar eru úr hreinu kolefni, ekki ósvipað og grillkol. Ef demantar eru hitaðir upp í hreinu súrefni kviknar í þeim við um 1000°C. Þar sem andrúmsloft jarðar er aðeins um 20% súrefni þarf þó að hita þá meira upp svo þeir brenni við venjulegar aðstæður.

4. Útlitseinkenni

cuprosklodowskít, úran, steind
Cuprosklodowkít er grænleit steind, sem inniheldur bæði kopar og úran. Cuprosklodowkít er sjaldgæf steind en finnst þó víða um heim í úran-námum og eru þekktustu sýnin frá Kongó. Þótt margir myndu kannski halda að það væri auðvelt að þekkja svona sérstaka steind eru til þó nokkrar sjaldgæfar grænleitar steindir, sem auðvelt væri að rugla saman við þessa, svo sem pýromorfít, annabergít, honessít og olivenít. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Steindafræði og þekking á steindum er ákaflega mikilvægt tæki í jarðfræði. Jarðfræðingar nýta sér steindir í bergi til að skilja hvaðan bergið er upprunnið, hvernig það hefur þróast, hvaða efni eru til staðar í því og jafnvel hvort hægt sé að nýta efnin. Margs konar tækni er til staðar við greiningu steinda, en nánast allar greiningar-aðferðir sem krefjast tækjabúnaðar eiga það sameiginlegt að vera annað hvort dýrar eða tímafrekar.

Þess vegna er mikilvægt að hafa þekkingu á steindum og útliti þeirra, svo hægt sé að greina þær á staðnum án þess að notast við dýr tæki. En þótt mikilvægt sé að geta þekkt hinar og þessar steindir í sjón er þó augljóslega ekki mögulegt að þekkja allar steindir sem fundist hafa á jörðinni enda eru þær hátt í 5.000 talsins. Jafnvel þrautreyndir jarðfræðingar þekkja ekki nema brot af þessum steindum, og það er nánast útilokað að nokkur geti einu sinni greint örugglega á milli þeirra 100–150 algengustu. Það er því í raun enn mikilvægara að vita hvernig á að greina steindir eftir útlitseinkennum þeirra. Góðir jarðfræðingar eru þjálfaðir í að greina þau atriði, sem þarf til að geta greint steindir svo vel sé.

4.1 Greining óþekktrar steindar

Þegar við rekumst á steind, sem við höfum ekki séð áður og þekkjum ekki, er mikilvægt að geta greint hana. Ísland er tiltölulega fátækt af fjölbreyttum steindum en þó eru hér til að mynda fjölmargar tegundir zeólíta sem oft reynist erfitt að greina í sundur. Á mörgum stöðum erlendis finnast hins vegar gríðarmargar og margvíslegar steindir og þar er alls ekkert óeðlilegt fyrir jarðfræðing að rekast á steind sem hann hefur ekki einu sinni heyrt um eða vitað að væri til!

Hægt er að greina óþekktar steindir á margvíslegan hátt. Til að fá nákvæma og örugga greiningu þarf að greina efnasamsetningu og kristalbyggingu viðkomandi steindar. Það er yfirleitt gert á rannsóknarstofum, og er efnagreining fengin með mismunandi efnagreiningartækjum en kristalbygging yfirleitt með röntgentæki. Þessar greiningar eru dýrar og talsvert seinlegar og því er nauðsynlegt að geta greint steindir á annan, fljótlegri og handhægari hátt. Jarðfræðingar greina steindir því eftir útliti sínu og ýmsum eðliseiginleikum. Það sparar bæði tíma og fyrirhöfn, en er einnig nauðsynlegt þegar unnið er út í náttúrunni, fjarri tækjabúnaði rannsóknarstofa.

smithsonít, steind, karbónat
Steindin smithsonít inniheldur málminn sink. Hún er flokkuð til karbónata og er tiltölulega algeng í sink-ríku bergi. Stærð sýnis á mynd er 9 x 7 x 4 cm. Smithsonít getur verið fjölbreytilegt á lit, en hvernig væri best að lýsa lit þessa sýnis? Sumir myndu segja að það væri bláleitt, aðrir blá-grænt og kannski myndu einhverjir tala um sæ-grænt sýni? Hvað finnst þér? Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Meðal helstu greiningarþátta steinda eru litur, lögun, harka og eðlisþyngd. Öll þessi greiningaratriði eiga það þó sameiginlegt að þau eru ekki afgerandi fyrir hverja steind, öfugt við efnagreiningar þeirra. Langflestar steindir hafa einstaka efnasamsetningu ólíka efnasamsetningu allra annarra steinda (undantekningar eru „pólýmorf“ steinda, sjá í umfjölluninni að ofan um demanta og grafít). Það er hins vegar ekki tilfellið með útlitseinkenni steinda. Til að mynda eru fjölmargar gular steindir þekktar, og margar steindir hafa svipaða lögun og hörku. Þannig er yfirleitt ekki hægt að greina steind eingöngu út frá lit hennar eða öðru greiningar-atriði, heldur þarf að greina nokkur útlitseinkenni til að þrengja hringinn.

Annað vandamál við greiningar á útlitseinkennum steinda er að mat á mörgum þessara atriða getur verið mismunandi á milli greinenda. Það sem einum þykir vera appelsínugul steind finnst öðrum vera ljósrauð eða jafnvel gul. Hvernig myndu lesendur til dæmis lýsa lit smithsonítsins á myndinni hér til hægri? Það verður því að taka öllum huglægum greiningum með örlitlum fyrirvara. Best er að greina steindir eins nákvæmlega og mögulegt er, svo aðrir sem lesi lýsinguna eigi auðveldar með að sjá steindina fyrir sér. Mjög gott er að taka mynd af viðkomandi steind en það er ekki alltaf mögulegt, auk þess sem mörg greiningaratriði skila sér ekki í gegnum mynd, svo sem harka og eðlisþyngd.

Helstu útlitseinkenni steinda eru litur, lögun, gljái, kleyfni, brotsár, gegnsæi, eðlisþyngd, harka og striklitur. Við munum fara í gegnum þessi atriði hér á eftir til frekari skýringar, auk fleiri minni háttar greiningaratriða sem geta stundum nýst við greiningu ákveðinna steinda.

4.2 Litur

Mörgum finnst íslenskt grjót fábreytilegt í útliti. Stærstur hluti bergs hér er dökkgráleitt basalt, með stökum ljósleitum líparít-svæðum hér og þar. Víða erlendis finnst litríkara berg, en almennt er berg þó fábreytt að lit. Öðru gegnir hins vegar um steindir, en þær eru ákaflega fjölbreyttar og spanna allt litrófið. Sumar steindir eru meira að segja til í mörgum mismunandi lita-afbrigðum. Kalsít finnst til dæmis í nánast öllum regnbogans litum. Vegna þessa er augljóslega erfitt að nota lit steinda sem endanlegt greiningartæki, þar sem sama steindin getur verið í mismunandi litum. Þrátt fyrir það er litur steinda þó mjög gott greiningaratriði, og í versta falli er liturinn öflug vísbending, sem hægt er að nota til að útiloka ýmsar aðrar steindir.

kopar, malakít, azúrít, túrkís, chrysocolla, patína, spanskgræna, koparsteindir, steindir, Frelsisstyttan
Myndir af margvíslegum steindum sem innihalda kopar og eru grænar eða bláar að lit. Efri röð frá vinstri: Hreinn og glansandi kopar, chrysocolla og azúrít. Neðri röð frá vinstri: Hreinn kopar með spanskgrænu (veðrunarhúð), malakít og túrkís. Í neðra hægra horninu er mynd af hinni 46 metra háu Frelsisstyttu í New York, sem var reist árið 1886. Hún var upphaflega með dökkbrúnan og glansandi koparlit, en fékk fljótt spanskgræna veðrunarhúð og hefur síðan verið græn á lit. Myndir af steindum birtar með leyfi síðunnar irocks.com. Mynd af Frelsisstyttunni: Wikimedia Commons

Aðalþátturinn sem ræður lit steinda er efnasamsetning þeirra. Aðalefni steinda geta oft gefið þeim ákveðinn lit eða litarhaft. Þannig eru steindir, sem innihalda kopar, oft með bláan eða grænleitan lit, þótt hreinn kopar sé sjálfur glansandi rauð-appelsínugulur.

Oft er það samt ekki aðalefni steindarinnar sem gefur henni lit. Tvennt getur komið þar til, annars vegar að inni í steindinni séu kristallar annarra litríkra steinda, svo kallaðar innlyksur, og hins vegar að örlítið magn af „litgefandi“ frumefnum eru til staðar í kristalbyggingu steindarinnar. Demantur og kvars eru góð dæmi um þetta. Segja má að þær steindir séu „í grunninn“ tærar og litlausar, en af fyrrgreindum ástæðum finnast engu að síður fjölmörg lita-afbrigði þeirra. Það sérstaka við lit steinda-afbrigða er að oft þarf ekki nema örlítið af ákveðnu frumefni til að gefa steind sérstakt litarhaft. Vegna þess hve lítið þarf af efninu er ekki alltaf ljóst hvað veldur lit ákveðinna lita-afbrigða.

ametyst, sítrín, reykkvars, kvars, steind, kristall
Fimm mismunandi lita-afbrigði steindarinnar kvars. Frá vinstri: Ametýst, sítrín, rautt kvars, blátt kvars og reykkvars. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Litaafbrigði kvars eru fjölmörg og eru nokkur þeirra sýnd að ofan. „Venjulegt“ kvars er myndað úr hreinum kísli og súrefni (SiO2) og er það hvítt eða tært og litlaust. Lita-afbrigði kvars eru hins vegar fjölmörg. Ametýst er fjölublátt afbrigði kvars. Fjólublái liturinn er misdjúpur á milli sýna og er hann talinn vera af völdum járns í kristalgrindinni, auk geislunar sem kvarsið hefur orðið fyrir. Sítrín er gulleitt afbrigði kvars, einnig talið fá lit sinn frá járn-samböndum. Stundum finnast kvars-kristallar sem eru blanda ametýsts og sítríns og kallast það ametrín.

Rautt kvars fær lit sinn frá örlitlum kristöllum hematíts eða annarra rauðleitra steinda, sem vaxið hafa inni í kvars-kristalnum. Þar er því ekki um að ræða annað frumefni í kristalgrind kvarsins. Þetta á einnig við um blátt kvars, sem inniheldur kristalla bláleitra steinda, svo sem túrmalíns. Bláa kvarsið á myndinni að ofan inniheldur kristalla sjaldgæfrar steindar, sem nefnist papagóít. Reykkvars er dökkbrúnt eða svart afbrigði kvars. Liturinn er talinn vera af völdum áls í kristalgrindinni, eða af völdum geislunar úr umhverfinu. Mögulegt er að búa til reykkvars á rannsóknarstofu með því að baða venjulegt kvars í geislun. Mörg önnur afbrigði kvars eru til, bæði lita-afbrigði en einnig afbrigði með sérstakt vaxtarlag.

Lesa má um kvars á síðunni ,The Quartz Page‘.

4.3 Lögun

Lögun eða útlit steinda („crystal habit“ á ensku) er mikilvægt greiningartæki í steindafræði. Steindir kristallast á mismunandi hátt og getur vaxtarlag óþekktra kristalla gefið mikilvægar vísbendingar um hvaða steind er að ræða. Líkt og með litarhaft geta sumar steindir vaxið á margbreytilegan hátt. Kalsít er eitt besta dæmið um þetta, en það getur myndað fjölmörg mismunandi form.

Steindafræðingar hafa ýmis orð yfir mismunandi útlit kristalla og oft er ekki auðvelt að átta sig á því hvaða orð eigi að nota yfir ákveðið vaxtarlag. Yfirleitt er því best að lýsa kristöllum með sínum eigin orðum, sérstaklega til að byrja með. Með æfingu lærist svo að greina mismunandi vaxtarlag steinda og lýsa útliti þeirra með viðeigandi orðum.

gifs, markasít, steindir
Til vinstri er stakur gifs-kristall, sem sýnir plötulaga vaxtarlag. Hægra megin er aragrúi markasít-kristalla, sem sýna massíft eða kornótt vaxtarlag. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Þegar greina á vaxtarlag steinda er mikilvægt að greina fyrst hvort steindin vaxi sem stakir kristallar eða sem söfn aragrúa smávaxinna kristalla. Stakir kristallar mynda yfirleitt ,hreinni‘ form, þar sem kristalfletir sjást betur, á meðan kristalsöfn mynda oft mýkri form þar sem kristalfletir sjást síður eða jafnvel ekki. Þetta ræðst oft af því hversu stóra kristalla steindir geta myndað.

Sumar steindir eiga auðvelt með að vaxa og mynda þokkalega stóra kristalla, yfir 1 mm, sem sjást með berum augum. Aðrar steindir, til dæmis leirsteindir, mynda yfirleitt ekki kristalla stærri en örlítið brot úr millimetra. Oft geta kristallar vaxið margir saman þótt hver og einn kristall sé nógu stór til að hafa greinilegt sjálfstætt vaxtarlag. Ekki er samt alltaf mögulegt að greina auðveldlega á milli þess hvort um stakan kristal eða kristalsafn er að ræða.

Yfirlit yfir mismunandi vaxtarlag steinda

Eftirfarandi myndir sýna algengustu form stakra kristalla, og eru formin sýnd með myndum af viðeigandi steindum, sem sýna vel formin. Ensk heiti formanna eru innan sviga fyrir aftan íslensku heitin. Oft eru til tvö heiti, sem eiga við nánast sama formið, og eru þá bæði heitin sett inn.

vaxtarlag, kristallar
Vaxtarlag stakra kristalla. Efri röð frá vinstri: Kubbalaga/teningslaga (blocky) galena, plötulaga (tabular/platy) wulfenít, þráðótt (capillary/filiform) mesólít og strendingslaga (prismatic/columnar) berýl. Neðri röð frá vinstri: Jafnhliða/jafnátta (equant) grossúlar, nálótt (acicular) nítrolít, blaðlaga (bladed) aktínólít og flögótt (foliated/micaceous) lepídólít. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Flest formanna skýra sig líklegast sjálf, með nokkrum undantekningum þó. „Jafnhliða“ eða „jafnátta“ form á við kristalla, sem eru jafnlangir í allar áttir, án þess þó endilega að vera teningslaga. „Blaðlaga“ form á við steindir, sem mynda ílanga en útflatta kristalla.

Eftirfarandi myndir sýna svo algengustu form kristallasafna, þar sem margir samvaxnir kristallar mynda saman einkennandi form. Stakir kristallar í svona söfnum eru oft eða yfirleitt svo smáir að ekki er hægt að greina þá með berum augum. Ensk heiti formanna eru aftur höfð innan sviga fyrir aftan íslensku heitin.

vaxtarlag, kristallar, kristalsöfn
Vaxtarlag kristalsafna. Efri röð frá vinstri: Massíft (massive) germanít, geislótt (radiating/divergent) pýrít-sól, trefjótt (fibrous) halótríkít og kúlulaga (globular) malakít. Neðri röð frá vinstri: Kornótt (granular) ópal-korn, dropasteinslaga (stalactitic) gibbsít, greinótt (dendritic) silfur og fyllt holufylling (geode) af ródókrosíti. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Líkt og með kristalla-formin eru flest heitin hér að ofan auðskilin. Þó skal benda á muninn á „massífum“ og „kornóttum“ formum. „Massíft“ form á við formlaus kristalsöfn þar sem stakir kristallar eru of litlir til að sjást, en „kornótt“ form á við formlaus kristalsöfn þar sem stakir kristallar sjást. „Kornótt“ á einnig við margs konar berg, sérstaklega djúpberg eins og gabbró og granít.

Mörg önnur heiti eru til yfir kristalform og ef lesendur hafa áhuga á að lesa frekar um þau má benda á síðu um kristalform á vefnum Amethyst Galleries.

Eins og sjá má er oft ekki auðvelt að greina vel á milli sumra forma. Það er til að mynda stutt á milli þráðóttra, nálóttra og trefjóttra kristalforma. Hér skiptir ekki máli að hitta á ,rétt‘ heiti, enda eru lýsingarnar mismunandi á milli hvers greinanda. Best er að lýsa kristalformunum eins vel og hver og einn getur, jafnvel með eigin orðum.

4.4 Gljái

stibnít, adúlaría, málmgljái, perlugljái, gljái, steind
Tvær steindir með fallegan gljáa. Til vinstri eru stórvaxnir stibnít kristallar, um 10 cm á lengd, með frábæran málmgljáa. Kristalfletirnir eru svo glampandi og skarpir, að það er líkt og þeir séu manngerðir. Til hægri er adúlaría, tært afbrigði steindarinnar orþóklass. Sýnið á myndinni hefur fallegan perlugljáa, sem sést vel á hálfgengsæju ysta laginu. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Gljái („luster“ á ensku) lýsir yfirborði og áferð kristalla. Steindir endurvarpa ljósi misvel. Þegar kemur að mati á gljáa steinda er þeim yfirleitt skipt upp í tvo flokka. Annars vegar eru steindir sem hafa málmgljáa (metallic luster) og svo aðrar steindir, sem hafa ekki málmgljáa. Málmsteindir, svo sem málm-oxíð og súlfíð, hafa yfirleitt allar málmgljáa. Af steindum, sem hafa ekki málmgljáa er besti gljáinn hjá demanti, sem endurvarpar ljósi ákaflega vel, og er talað um að demantar hafi demantsgljáa (adamantine luster). Aðrar tærar steindir, svo sem kvars og flúorít, hafa glergljáa (vitreous luster) en þær endurvarpa ljósi ekki eins vel og demantur.

Til eru nokkur önnur hugtök til að lýsa gljáa en þau helstu eru vaxgljái, perlugljái, fitugljái, silkigljái og moldargljái. Steindir með vaxgljáa (resinous luster) hafa svipaða áferð og bráðið kertavax, mjúkt og kannski örlítið stamt. Best sést þetta á rafi (amber á ensku), sem er þó ekki steind heldur ókristölluð trjákvoða frá forsögulegum tíma. Steindir með perlugljáa (pearly) hafa yfirborð sem líkist yfirborði skeldýra-perlna. Því má lýsa þannig að yfirborð þeirra er örlítið gegnsætt, líkt og þær hafi þunna gegnsæja filmu, svo það sést aðeins inn í kristalinn. Kristallar með mikinn perlugljáa geta gefið afar fallegt endurvarp. Best sést perlugljái hjá steindum sem mynda plötulaga eða flögótta kristalla, svo sem stilbíti og múskóvíti. Sprungufyllingar af klóríti sýna einnig oft ágætan perlugljáa.

Gljái segir ekki aðeins til um útlit steinda, hvernig þær endurkasta ljósi, heldur einnig um áferð þeirra. Á það sérstaklega við steindir með fitugljáa (greasy). Slíkar steindir virka oft fitugar að sjá og sumar eru einmitt kámugar við snertingu. Á það til dæmis við halít (salt), sem hefur mjög fituga áferð. Steindir með silkigljáa (silky) eru oft ákaflega viðkvæmar en kristallarnir eru oft mjög fíngerðir með þráðlaga vaxtarlag. Sumar steindir eru svo sagðar vera „án gljáa“ eða með moldargljáa (dull, earthy luster). Það á sérstaklega við steindir, sem mynda massíf kristalsöfn mjög smágerðra kristalla, eins og til dæmis leirsteindir eða hýdroxíð.

gljái, steindir
Mismunandi gljái steinda. Efri röð frá vinstri: Málmgljái kalkópýríts, demantsgljái demants (sést best á skornum demanti), perlugljái adúlaríu (afbrigði orþóklass) og fitugljái kordíeríts. Neðri röð frá vinstri: Glergljái kvars (þetta afbrigði kvars er kallað ,herkímer demantur‘), vaxgljái eosforíts, silkigljái síderíts og moldargljái ernstíts. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Líkt og með vaxtarlag kristalla er ekki alltaf auðvelt að átta sig á gljáa steinda og krefst það töluverðrar æfingar að greina steindir eftir gljáa. Það ætti því ekki að láta slá sig út af laginu þótt það reynist örlítið strembið í fyrstu. Best er að bera saman endurvarp ljóss og áferð milli mismunandi steinda til að átta sig á þessu greiningaratriði.

4.5 Kleyfni

lepidolít, glimmersteind, kleyfni, steind
Silfurgráir og flögóttir kristallar lepidolíts í massa af hvítu bóromúskóvíti. Líkt og með margar glimmersteindir sýnir lepidolítið fullkomna kleyfni í einum fleti, og sést það einkar vel á þessu flögótta sýni. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Kleyfni („cleavage“ á ensku) er hugtak sem notað er yfir það hvernig steindir klofna við högg. Allar steindir hafa ákveðna kristalbyggingu, þar sem efniseindir raða sér upp í reglulega kristalgrind. Á milli eindanna í kristalgrindinni eru efnatengi, sem halda grindinni saman. Þessi efnatengi eru yfirleitt missterk innan hvers kristals, þótt það sé ekki einhlýtt. Þegar kristall er brotinn, til dæmis með litlum hamri, brotnar kristallinn þannig að brotflötur myndast þar sem veikustu tengin eru í kristalnum. Þessi hæfileiki til að brotna eftir ákveðnum brotflötum í kristalgrindinni kallast kleyfni.

Mismunandi steindir hafa mismunandi kleyfni. Þar sem kleyfni steinda fer eftir kristalbyggingu þeirra sýnir steind alltaf sömu kleyfni. Það þýðir að allir kristallar sömu steindar klofna eins, og brotna eftir sömu kleyfniflötum, sama hvaðan þeir eru eða hvernig útlit þeirra er. Vegna þessa er kleyfni gott einkenni við greiningu steinda. Það sem er verra er hins vegar að það þarf yfirleitt að brjóta kristal til að sjá kleyfni hans. Ef kristall er skoðaður má þó stundum greina gamla kleyfnifletir á honum.

Kleyfnifletir og kristafletir

Eitt er þó mikilvægt að athuga þegar kleyfni kristalla er skoðuð og metin. Það er að kleyfnifletir eru ekki það sama og kristalfletir. Hjá sumum steindum myndast oft fallegir kristalfletir þegar kristallar viðkomandi steindar vaxa. Það sést til dæmis vel á marglitu kvars-kristöllunum hér að ofan (í umfjölluninni um lit steinda). Kvars hefur hins vegar litla sem enga kleyfni þannig að ef kvars-kristallar eru brotnir myndast engir kleyfnifletir. Í staðinn verður til óreglulegt og bárótt brotsár (,conchoidal fracture‘ á ensku), svipað og sést hjá hrafntinnu. Þetta er vegna þess að engin tengi innan kvars-kristalla eru veikari en önnur og því brotna þeir óreglulega. Hjá mörgum steindum fylgja þó kleyfnifletir kristalflötum, en vel mótaðir kristalfletir á yfirborði þýða ekki endilega að steindin hafi góða kleyfni.

Mat á kleyfni

vesúvíanít, granat, kleyfni, steind
Granat er gott dæmi um steind, sem myndar oft á tíðum afar fallega mótaða kristalfleti, en sýnir hins vegar enga kleyfni. Á þessum fagurbleika vesúvíanít-granat sjást kristalfletirnir vel, sem sléttar hliðar kristalsins. Efra hornið sem snýr fram hefur hins vegar orðið fyrir höggi og þar hefur kvarnast úr kristalnum. Brotsárið sem þar kemur í ljós er fullkomlega óreglulegt, án nokkurs samræmis við kristalfletina. Svona brotsár er yfirleitt mjög sterk vísbending um að kristallinn hafi enga kleyfni. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Það er mismunandi á milli steinda hversu góðir kleyfnifletirnir eru. Þær steindir sem brotna mjög auðveldlega og mynda hreina kleyfnifleti hafa það sem kallað er ,góð‘ eða jafnvel ,fullkomin‘ kleyfni. Er það metið eftir því hversu hreinn kleyfniflöturinn er. Dæmi um steindir með fullkomna kleyfni eru flögóttar steindir eins og glimmersteindirnar múskóvít og bíótít. Sumar steindir hafa ekki jafngóða kleyfni, svo að þegar þær klofna eru kleyfnifletirnir ekki jafnhreinir eða ekki jafn vel greinanlegir. Er þá talað um ,greinilega‘ kleyfni. Ef steind hefur litla sem enga kleyfni er talað um ,lélega‘ eða ,ógreinilega‘ kleyfni. Steindir eins og kvars, sem sýna enga kleyfni, eru svo einfaldlega sagðar vera án kleyfni.

Kleyfni í einum eða fleiri flötum

Hversu auðveldlega kleyfni steinda sést er þó ekki eina greiningaratriðið þegar kemur að kleyfni steinda. Það er einnig mismunandi á milli steinda hversu margir kleyfnifletir sjást. Steindir geta haft frá einum upp í allt að sex kleyfnifleti, og fer það eftir kristalbyggingu hversu margir kleyfnifletirnir eru. Einnig hafa margar steindir misgóða kleyfni eftir flötum, og kemur það yfirleitt fram í uppflettiskrám um steindir, eins og til dæmis á mindat.org.

Steindir með einn kleyfniflöt eru oft flögóttar, þar sem kristalgrindin byggist upp á lögum af jónum eða jónasamböndum, með veik og auðbrjótanleg tengi á milli laganna. Til þessa hóps teljast til dæmis svo kölluð blaðsiliköt (sjá umfjöllun um flokkun steinda hér að neðan), þar á meðal glimmersteindir, eins og bíótít og múskóvít, og leirsteindir eins og kaólínít og klórít.

Steindir með tvo kleyfnifleti eru sagðar hafa strendingslaga kleyfni (,prismatic‘). Þær skiptast í tvo hópa, eftir því hvort strendingarnir eru hornréttir hvorir á aðra eða hallandi. Meðal steinda í fyrri hópnum, sem sýna strendingslaga og hornrétta kleyfni eru feldspöt eins og plagíóklas og míkróklín. Í seinni hópnum eru meðal annars amfíból, sem hafa strendingslaga kleyfni en kleyfnifletirnir halla hins vegar hvor á móti öðrum.

kleyfni, steindir, steindafræði
Yfirlitsmynd sem sýnir mismunandi fjölda kleyfniflata hjá steindum. Mynd úr bókinni Mineralogy (Prentice Hall/Dexter Perkins)

Steindir með þrjá kleyfnifleti eru oft sagðar vera teningslaga (,cubic‘). Eins og hjá steindum með strendingslaga kleyfni, skiptast teningslaga steindir einnig í tvo hópa eftir því hvort kleyfnifletirni eru hornréttir hver á aðra eða eru hallandi. Til steinda í fyrri hópnum er halít (salt) en í seinni hópnum er kalsít. Kalsíti er einmitt oft þægilegt að lýsa sem ,hallandi teningi‘, og á það sérstaklega vel við afbrigðið silfurberg.

kleyfni, steindir, steindafræði
Myndir sem sýna mismunandi kleyfni steinda. Efri röð frá vinstri: Hrafntinna (sem er reyndar ekki steind heldur glerjað efni) er gott dæmi um efni með bárótt (conchoidal) brotsár en steindir án kleyfni hafa oft svipað brotsár; Phlógópít er glimmersteind með góða kleyfni eftir einum fleti, en á miðjum steininum sést vel ofan á sléttan kleyfniflöt; Díopsíð er steind í flokki pýroxena og sýnir því góða ílanga/strendingslaga (prismatic) kleyfni; Flúorít vex yfirleitt sem teningslaga steind, eins og sést á þessari mynd, en berið hana vel saman við myndina beint fyrir neðan. Neðri röð frá vinstri: Rhódonít, fagurbleik steind með góða kleyfni sem sést vel á þessari mynd; Tópaskristall með fallega kristalfleti að ofan, en láréttar kleyfnisprungur sjást hins vegar vel í gegnum neðri hluta kristalsins þar sem hann hefur orðið fyrir höggi eða álagi. Athugið vel að kleyfnisprungurnar eru ekki samhliða kristalflötunum fyrir ofan; Flúorít-átthyrningar, sem sýna raunverulega kleyfnifleti steindarinnar, berið saman við flúorít-teningana á myndinni beint fyrir ofan. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com irocks.com
grossúlar, tólfhyrningur, steindir, steindafræði
Stakur grossúlar-granat kristall frá Malí. Kristallinn sýnir nánast fullkomna tólfhyrnda lögun (dodecahedron-lögun). Athugið að þarna eru það kristalfletir kristalsins sem mynda formið en ekki kleyfnifletir, þar sem granat er án kleyfni og brotnar því óreglulega. Stærð kristalsins er  3,4 x 3,4 x 3,2 cm. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Steindir með fleiri kleyfnifleti eru ekki jafnalgengar og hinar, en finnast þó. Steindir með kleyfni í fjórar áttir mynda svokallaða áttflötunga (,octahedrons‘ á ensku). Dæmi um slíka steind er flúorít, sem klofnar í fallega áttflötunga þegar hún er brotin. Það sérstaka við flúorít er að hún vex þó yfirleitt ekki sem áttflötungur heldur sem teningur. Þannig eru náttúrulegir flúorít-kristallar yfirleitt teningslaga. Þar sem kleyfnin er hins vegar í fjórar áttir ættu þeir að mynda áttflötunga við brot. Þótt það sé ekki á færi hvers sem er þá geta leiknir steinhöggvarar auðveldlega brotið flúorít þannig að það myndi áttflötunga. Þrátt fyrir að vaxa yfirleitt sem teningur þá finnast þó náttúrulegir flúorít-kristallar með átta fleti. Þeir eru hins vegar sjaldgæfir.

Að lokum eru steindir með sex kleyfnifleti, en þær eru sjaldgæfar. Sinkblendi, öðru nafni sphalerít, er ein þeirra, og ef hún væri rétt klofin ætti hún að mynda tólfhyrning (dodecahedron á ensku). Það er þó ekki á færi nema allra færustu steinhöggvara að ná að brjóta sinkblendi rétt, þar sem kleyfnifletirnir eru svo margir og oft samtvinnaðir vegna tvíburunar kristallanna. Granat vex oft í formi tólfhyrnings, en þar eru það hins vegar kristalfletirnir sem mynda tólfhyrninginn en ekki kleyfnifletir þar sem granat er án kleyfni. Ef granat er brotinn myndast bárótt og óreglulegt brotsár.

4.6 Gegnsæi

Gegnsæi („transparency“ eða „diaphaneity“ á ensku) segir til um hvernig ljós kemst í gegnum kristalla steinda. Þetta er ekki mjög mikilvægt greiningartæki við greiningu steinda en segir þó ýmislegt.

prehnít, reykkvars, amazonít, gegnsæi, steindir
Þrjár hálfgegnsæjar steindir. Til vinstri er prehnít, hálfgegnsæ og fagurgrænleit steind, sem myndar yfirleitt kúlu- eða dropasteinslaga kristalsöfn. Hún finnst í örlitlu mæli á Íslandi. Til hægri er mjög dökksvart, nánast ógegnsætt, reykkvars með fagurbláum amazonít-kristöllum. Kvars er yfirleitt nær því að vera gegnsætt en reykkvars sýnir vel fjölbreytileikann í litaafbrigðum kvars. Amazonít er einnig það þétt að það er á milli þess að vera hálfgegnsætt og ógegnsætt. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Við greiningu á gegnsæi steinda koma þrír möguleikar til greina. Í fyrsta lagi getur steind verið gegnsæ („transparent“), þannig að ljós kemst óhindrað eða því sem næst í gegnum kristalla hennar. Dæmi um þetta er kvars og kalsít, og þá sérstaklega silfurberg, sem er tært afbrigði kalsíts. Næsti möguleiki er að steind sé hálfgegnsæ („translucent“), en það þýðir að ljós berst í gegnum steindina, en þó ekki ótruflað. Þetta á við margar steindir og er prehnít gott dæmi um hálfgegnsæja steind.

Þriðji flokkurinn er svo ógegnsæjar („opaque“) steindir, en það eru steindir sem sést alls ekki í gegnum. Flest allar málmsteindir eru ógegnsæjar, jafnvel þótt þær séu sagaðar mjög þunnt (svo sem í svokölluðum „þunnsneiðum“, sem skoðaðar eru í bergfræðismásjám).

Gegnsæi er eins og segir hér að ofan ekki sérstaklega gott til greiningar á steindum vegna fárra greiningarmöguleika. Það sem gerir það enn erfiðara að nota það í greiningu er að margar steindir geta fallið í fleiri en einn flokk. Kvars og kalsít geta til að mynda báðar verið bæði gegnsæjar og hálfgegnsæjar. Oft þegar gegnsæjar steindir fá lit, til dæmis af öðrum steindum inni í kristalnum, verða þær hálfgegnsæjar. Stundum verða gegnsæjar steindir svo þéttar af lit, að þær virka jafnvel ógegnsæjar. Á það til dæmis við mjög dökk og svört eintök af reykkvarsi.

4.7 Eðlisþyngd

Eðlisþyngd („specific gravity“ á ensku) segir til um „þéttleika“ steinda. Eðlisþyngd er í raun það sama og eðlismassi, eini munurinn er að eðlisþyngd er einingarlaus stærð á meðan eðlismassi er yfirleitt gefinn upp í g/cm3 eða tonn/m3.

gull, glópagull, eðlisþyngd, steindir
Gull og glópagull eða glópagull og gull*? Önnur af þessum steindum er hreint gull en hin er glópagull (kalkópýrít). Hvor er hvað? Hér gæti samanburður á eðlisþyngd skorið úr um það. *Svar við þessari spurningu er neðst á síðunni. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Eðlismassi getur verið þægilegt greiningaratriði þegar kemur að sumum steindum. Munurinn á gulli og pýríti eða kalkópýríti, en þær eru oft kallaðar „glópagull“ vegna þess hve þær líkjast gulli, er til að mynda augljós þegar eðlisþyngd þessara steinda er borin saman. Gull hefur eðlisþyngd um 19 á meðan pýrít hefur eðlisþyngd um 5 og kalkópýrit um 4,2. Þannig sést að gull er nálægt því að vera fjórum sinnum þyngra en glópagull. Þannig kemur þyngdin ein og sér upp um glópagullið.

Ekki er alltaf auðvelt að bera saman eðlisþyngd steinda, þar sem munurinn er oft lítill á milli þeirra auk þess sem sýnin, sem bera á saman, þurfa að vera af svipaðri stærð. Almennt séð eru málmsteindir þyngri heldur en steindir, sem innihalda ekki málma. Þannig eru járn-, kopar- og önnur málm-oxíð yfirleitt ákaflega þung og massíf. Þessar steindir eiga það einnig sameiginlegt að vera jafnan með mikinn og fallegan málmgljáa.

Steindir, sem ekki hafa málmgljáa, eru alla jafna léttari en málmsteindirnar. Léttustu steindirnar innihalda gjarnan létt efni eins og klór, natríum og hýdroxíð, og eru þessar steindir yfirleitt ljósar eða litríkar yfirlitum. Nokkrar töluvert algengar steindir víkja þó frá þessari reglu. Barít (stundum kölluð „þungspat“ á íslensku) er ein af þessum steindum en hún er ljós yfirlitum og án nokkurs málmgljáa. Aðal-frumefnið í baríti er hins vegar baríum, en það er afar þungt frumefni, þyngra en mörg af hinum algengu náttúrulegu frumefnum jarðar.

barít, eðlisþyngd, steindir
Samanburður á baríti og öðrum steindum. Myndirnar tvær til vinstri sýna plötulaga kristalla af gifsi (á fyrri myndinni) og baríti (á seinni myndinni). Myndirnar tvær til hægri sýna strendingslaga kvars (á fyrri myndinni, með stórum tópas-kristalli) og barít (á seinni myndinni). Á myndunum sést vel hvað barít getur líkst öðrum steindum, í þessum tilfellum gifsi og kvarsi. Með samanburði á eðlisþyngd þessara steinda mætti hins vegar auðveldlega greina hver þessara sýna væru barít. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Ef barít er borið saman við steindir eins og kvars eða gifs getur það verið afar líkt þeim í útlit. Um leið og þyngd þessara steinda er hins vegar borin saman sker barítið sig úr. Eðlisþyngd baríts er um 4,5 á meðan kvars hefur eðlisþyngd um 2,6 og gifs ekki nema um 2,3. Þannig er barít nánast tvisvar sinnum þyngra en hinar steindirnar og finnst það vel þegar haldið er á því.

4.8 Harka

kvars, kalsít, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Til vinstri er kvars-kristall en til hægri er kalsít-kristall. Eins og sést eru þessar steindir oft ákaflega líkar og ekki alltaf auðvelt að greina á milli þeirra. Ætli það sé hægt að greina á milli kvars og kalsíts með því að kanna hörku þeirra? Hvernig ætli sé best að fara að því? Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com

Harka („hardness“ á ensku) segir til um hve hörð steind er, það er úr hversu hörðu efni kristallar hennar eru. Harka er mjög gott greiningartæki á margar algengar steindir, þar sem greina má á milli líkra steinda út frá mismunandi hörku þeirra. Harka er einnig eiginleiki sem breytist lítið á milli kristalla sömu steindar, þannig að kristallar sömu steindar hafa sömu hörku eða því sem næst. Þar af leiðandi skiptir útlit eða ólíkt vaxtarlag ekki miklu máli. En harka er ekki alltaf hentug til greiningar, þar sem hún hefur sem greiningartæki ýmsa annmarka sem geta afvegaleitt greinandann.

Harka er mæld með því að kanna hversu auðvelt er að rispa yfirborð kristalla þekktrar eða óþekktrar steindar. Það er gert annað hvort með einhverju áhaldi eða annarri steind. Þegar steind er rispuð með annarri steind getur aðeins harðari steind rispað mýkri steind en aldrei öfugt. Ekki er hægt að rispa steind með annarri mýkri steind, sama hversu mikið er reynt! Þetta sést best á demanti, en hann er harðastur allra steinda. Demantur getur því rispað yfirborð allra annarra steinda á meðan engar aðrar steindir geta rispað yfirborð demants. Til að skera og slípa demantar þarf því að notast við aðra demanta.

Hörku-kvarði Mohs

Með því að meta hörku steinda miðað við aðrar steindir er hægt að raða steindum í nokkurs konar kvarða eftir hörku þeirra. Mýkstu steindirnar eru neðstar á kvarðanum en hörðustu steindirnar eru efstar. Sá hörku-kvarði, sem nú er almennt notaður í jarðfræði, var búinn til snemma á 19. öldinni af þýskum steindafræðingi, Friedrich Mohs. Kvarðinn er kenndur við Mohs og í daglegu tali einfaldlega kallaður Mohs-kvarðinn („Mohs scale of hardness“ á ensku).

Mohs-hörkukvarðinn nær yfir tíu stig, frá 1 upp í 10. Mýksta steindin, talk, hefur því hörkuna 1 á meðan harðasta steindin, demantur, hefur hörkuna 10. Oftast er kvarðinn gefinn upp með ákveðnum „einkennis“-steindum fyrir hvert hörkustig. Þessar tíu steindir eru feitletraðar í eftirfarandi töflu, en auk þeirra er birt harka greiningartækja sem hafa hörku á milli einkennis-steindanna. Myndir af öllum einkennis-steindum Mohs-kvarðans eru birtar til hægri við töfluna.

Myndir af einkennis-steindum Mohs-hörkukvarðans
Talk er mýksta steindin með hörku 1, en demantur er harðastur með hörku 10. Myndir birtar með leyfi síðunnar irocks.com
talk, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Talk, með hörku 1.
gifs, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Gifs, með hörku 2.
kalsít, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Kalsít, með hörku 3.
flúorít, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Flúorít, með hörku 4.
apatít, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Apatít, með hörku 5.
orþóklas, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Orþóklas, með hörku 6.
kvars, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Kvars, með hörku 7.
tópas, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Tópas, með hörku 8.
kórund, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Kórund, með hörku 9.
demantur, harka, Mohs kvarðinn, steindir
Demantur, með hörku 10.
 Harka Steind / Greiningaráhald
1 Talk
2 Gifs
2,5 Fingurnögl
3 Kalsít
4 Flúorít
5 Apatít
5,5 Hnífsblað / Gler
6 Orþóklas
6,5 Stál-þjöl
7
Kvars
8
Tópas
9
Kórund
10
Demantur

Þessar einkennis-steindir eru flestar tiltölulega algengar og því er stundum útbúið greiningarsett með eintökum af þessum steindum. Þá er hægt að nota greiningarsettið til að greina hörku óþekktra steinda. Ef það er til að mynda hægt að rispa óþekkta steind með flúoríti (4 í hörku) en ekki með kalsíti (3 í hörku) hlýtur óþekkta steindin að vera með hörku á milli 3 og 4.

Oft eru þó önnur greiningartæki notuð til að áætla hörku steinda. Fingurnögl hefur hörku um 2,5 sem þýðir að hægt er að rispa allra mýkstu steindirnar með nöglunum. Á það til dæmis við leirsteindir sem mynda oft sprungufyllingar í bergi. Hnífsblöð og gler hafa hörku um 5,5 en stálþjöl hörku um 6,5. Með því að nota þessi greiningartæki er í það minnsta hægt að áætla hvort steindin er harðari eða mýkri en þessi gildi.

Ástæða mismunandi hörku steinda

Harka steindar ræðst af því hvers konar efnatengi tengja eindirnar í kristalbyggingu viðkomandi steindar. Hörðustu steindirnar eru þær, sem hafa kristalgrind með litlum eindum og sterkum efnatengjum á milli eindanna. Sterkustu tengin eru svokölluð samtengi („covalent bonds“ á ensku) en jónatengi („ionic bonds“ á ensku) eru veikari. Veikustu tengin eru málmtengi („metallic bonds“ á ensku) og veik tengi eins og Van der Waals tengi („Van der Waals bonds“ á ensku).

Þær steindir sem byggjast upp á samtengjum eru því sterkastar, og kemur gríðarmikil harka demants því ekki á óvart. Demantur er byggður upp á kolefnis-frumeindum, sem tengjast hverjar annarri með samtengjum. Grafít er hins vegar ákaflega mjúk steind. Stafar það af því að kolefnis-frumeindirnar í grafíti tengjast bæði með sterkum samtengjum, en líka með veikum Van der Waals tengjum. Kolefnis-frumeindirnar mynda sterk en örþunn lög þar sem samtengi liggja á milli eindanna. Á milli kolefnis-laganna eru hins vegar veik Van der Waals tengi. Það er því mjög auðvelt að brjóta grafít á í örþunnar flísar eftir þessum veiku tengjum á milli laganna og því er mjög hentugt að nota grafít í skriffæri eins og blýanta.

Annmarkar steindagreininga út frá hörku

Greining steinda eftir hörku þeirra er ekki vandræðalaus. Oft eru steindar ranglega greindar með minni eða meiri hörku en þær raunverulega hafa. Er það oftast vegna þess að verið er að greina sýni, sem eru ekki stakir kristallar heldur söfn margra mjög smárra kristalla (sjá kafla 4.3 um lögun steinda hér að ofan). Ef slík kristalla-söfn eru rispuð er ekki verið að greina hörku steindarinnar heldur hversu sterklega kristallarnir haldast saman.

Til að greina hörku svo vel sé þarf því staka kristalla, helst nokkuð stóra. Ef verið er að greina fallega og stórkristallaða steind verður þó að passa að rispa ekki fallegustu hliðar sýnisins. Það getur rýrt gildi þess eða beinlínis skemmt það og því er betra að athuga hörkuna á minnst áberandi staðnum á sýninu.

4.9 Striklitur

strikplata, striklitur, steindafræði
Strikplötur eru úr óglerjuðu postulíni. Striklitur steindar er fundinn með því að draga viðkomandi steind eftir strikplötunni þannig að rák af steindinni verði eftir. Liturinn á rákinni er þá striklitur steindarinnar. Á þessari mynd sést striklitur pýríts til vinstri en ródókrosíts til hægri. Mynd: Wikimedia commons

Striklitur („streak“ á ensku) er sérstök greiningaraðferð sem byggir á því að mala örlítið af kristöllum óþekktrar steindar og athuga litinn á duftinu. Heitið „striklitur“ er dregið af því að oftast er þetta gert með því að strjúka hinni óþekktu steind eftir yfirborði postulíns-plötu („strikplötu“). Við það skilur steindin eftir sig rák af efni á plötunni, sem gefur upp strikilitinn.

Öfugt við það sem mætti halda er striklitur steinda oft alls ekki sá sami og litur þeirra. Strikliturinn er auk þess yfirleitt sá sami hjá steind, jafnvel þótt kristallar hennar geti verið mismunandi á litinn. Sumar steindir, eins og halít eða kvars (sjá myndir í kaflanum um lit steinda hér að ofan), geta þannig haft mismunandi lit, en striklitur þeirra er hins vegar alltaf sá sami.

Mismunandi er eftir steindum hvort striklitur gagnist við greiningu. Helst gagnast strikilitur við greiningu á ógegnsæjum steindum, sérstaklega málmsteindum. Þannig er til að mynda hægt að greina á milli steindanna hematíts (stundum kallað „járnglans“) og galena (stundum kallað „blýglans“) með striklit þeirra. Í útliti eru þær gjarnan gráleitar að lit og getur verið nánast ómögulegt að greina í sundur, en striklitur hematíts er hins vegar blóðrauður á meðan galena hefur blýgráan striklit. Gegnsæjar steindir hafa yfirleitt hvítan striklit og er striklitur því óhentugur til greininga á þeim.

Þægilegt er að nota bakhlið postulíns-flísa sem strikplötur. Þó verður að gæta þess að strikplöturnar sjálfar hafa ákveðna hörku (sjá kaflann um hörku hér að ofan) og er hún um 6,5. Steindir sem hafa meiri hörku en það, til dæmis kvars og flestallir eðalsteinar, rispa því sjálfa strikplötuna og skilja því ekki eftir striklit. Sem betur fer hafa flestar þessar steindir hvort eð er hvítan striklit, svo ef steind rispar strikplötuna þarf ekki að skoða það frekar.

Striklitur í daglega lífinu

En þrátt fyrir að striklitur sé svolítið sérstök greiningaraðferð hafa örugglega allir lesendur beitt henni ótal sinnum á lífsleiðinni. Vissulega var það ekki sérstaklega við greiningu á steind heldur við aðra iðju. Flestir myndu samt líklegast kannast við steindina ef þeir prófuðu striklit hennar með því að strjúka henni eftir strikplötu eða yfirborði annarra hluta. Og þá er spurningin, hver ætli þessi steind sé?

Hér er vísbending, svarið við spurningunni er neðst á síðunni: Þessi steind er mikið notuð í skólastofunni.

4.10 Aðrir greiningarþættir

sylvít, bragð, steind, steindafræði
Sylvít (KCl) er skyld halíti (salti, NaCl) en hefur kalíum í stað natríum í kristalgrind sinni. Hún hefur bragð, sem líkist salti, en er þó beiskara. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Hér að ofan er farið yfir helstu greiningarþætti steinda, eftir útlit og eðliseiginleikum. Þessa greiningarþætti er hægt að nota ef ekki er hægt að efnagreina steindina. Getur það til dæmis verið vegna þess að fæstir hafa aðgang að efnagreiningartækjum, eða vegna kostnaðar og tíma við greiningu. Stundum er auk þess ekki heppilegt að greina sýni efnafræðilega, vegna þess að þá þarf að brjóta örlítið af því og það getur skemmt sýnið eða minnkað gildi þess.

Auk þessara greiningarþátta hér að ofan eru fjölmargir aðrar greiningaraðferðir til. Sumar eru aðeins nothæfar til að greina örfáar steindir og aðrar eru mjög sérhæfðar. Hér er farið yfir helstu minniháttar aðferðirnar, sem gætu nýst við greiningu á steindum.

Bragð

Bragð er líklegast ekki sú greiningaraðferð sem lesendum dettur fyrst í hug. Samt eru ákveðnar steindir sem hafa mjög einkennandi bragð og eru nánast greinanlegar á því einu saman. Helst er auðvitað að nefna steindina halít, sem flestir þekkja einfaldlega sem salt (NaCl). Ef lesendur eru í vafa hvort einhver steind geti verið halít ætti að vera nóg að smakka á henni.

Aðrar steindir eru til, sem hafa bragð, en þær eru mun óalgengari. Sylvít (KCl), er ein þeirra, náskylt halíti. Hún hefur þó aðeins öðruvísi bragð, örlítið beiskara en salt.

Lykt

arsenópýrít, lykt, steind, steindafræði
Arsenópýrít er steind, sem inniheldur eitraða frumefnið arsenik. Ef arsenópýrít er brotið eða mulið gefur það frá sér sérstaka lykt, líka hvítlaukslykt. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Lykt er önnur greiningaraðferð, sem fæstir hafa reynt. Ein af algengustu steindum íslenskra háhitasvæða hefur þó afar einkennandi lykt. Það er steindin brennisteinn (S - hreinn brennisteinn), sem hefur brennisteinslykt. Það er svipuð lykt og er af heita vatninu víða á Íslandi, og sumir útlendingar hafa líkt við lykt af fúleggjum. Nokkrar aðrar steindir hafa lykt, sérstaklega brennisteinssambönd, sem hafa oft daufa brennisteinslykt. Steindir sem innihalda eitraða frumefnið arsenik hafa stundum sérstaka lykt. Arsenópýrít (FeAsS) gefur til að mynda frá sér daufa hvítlauks-lykt þegar hún er möluð, og þekkist meðal annars á því.

Lykt steinda kemur þegar efni í steindunum hvarfast við súrefni. Oft þarf því að brjóta örlítið af steindinni til að finna lyktina, svo efni í brotsárinu komist í snertingu við súrefnið í andrúmsloftinu. Það er þó ekki ráðlegt að gera það nema mikið sé til af viðkomandi steind og því hægt að brjóta örlítið af henni.

Segulmögnun

Segulmögnun („magnetism“ á ensku) steinda er mjög góð greiningaraðferð fyrir fáar en ákveðnar steindir. Segulmagnaðar steindir dragast að seglum og því getur oft verið hentugt að hafa lítinn segul eða áttavita við höndina þegar greina á steindir, sérstaklega málmsteindir. Helstu segulmögnuðu steindirnar eru tvær, magnetít (Fe3O4, stundum kölluð „seguljárnsteinn“ á íslensku) og pyrrhotít (Fe1-xS, stundum kölluð „segulkís“ á íslensku).

Þessar steindir eru báðar með mikið af járni í kristalgrind sinni og er það járnið sem gefur segulmögnunina. Það verður þó að athuga að langflestar járnsteindir eru lítið sem ekkert segulmagnaðar. Í magnetíti og pyrrhotíti er járnið hins vegar til staðar í tveimur oxunarstigum, bæði sem tvígilt járn (Fe2+) og þrígilt járn (Fe3+) og myndast örlítið segulsvið þegar rafeindir ferðast á milli þessara mismunandi jónaðra járnjóna.

Sýru-próf

Sýru-prófi er beitt til að greina ákveðnar steindir, sérstaklega þær sem tilheyra svo kölluðum karbónötum. Karbónöt eru steindir, sem hafa karbónat-jónir (CO32–) í kristalgrind sinni. Með sýru-prófi er örlítið af mjög þunnri salt-sýru eða edik-sýru sett á sýnið. Ef steindin er karbónat-steind, hvarfast sýran við karbónatið, klýfur það og myndar um leið kolsýru (CO2). Kolsýran sést vel utan á sýninu því hún freyðir líkt og gosdrykkur.

Sýru-próf er mjög gagnlegt við greiningu á ummyndunarsteindinni kalsíti (kalsíum-karbónati, CaCO3), sem freyðir vel í sýrunni. Kalsít er mjög algengt á Íslandi sem sprungu- og holufylling. Slíkar fyllingar eru yfirleitt smákristallaðar og kristallarnir oft mjölkurhvítir. Oft er því mjög erfitt að greina á milli kalsíts og kvars sem líkar er algeng sprungu- og holufylling. Með sýru-prófinu er hins vegar auðvelt að greina á milli kalsíts og kvars, þar sem kalsítið freyðir en kvars ekki.

Geislavirkni

sabúgalít, úran, geislavirk steind, steindafræði
Sabúgalít er sjaldgæft gulleitt úran-fosfat. Þar sem það inniheldur hið geislavirka frumefni úran er það hættulegt heilsu og þarf því að umgangast það af mikilli varúð. Mynd birt með leyfi síðunnar irocks.com

Geislavirkni („radioactivity“ á ensku) er sá eiginleiki sumra frumefna að brotna niður og mynda önnur léttari frumefni. Geislavirkni er töluvert flókið fyrirbæri og verður ekki farið sérstaklega í það hér. Náttúruleg og langlíf geislavirk frumefni eru tiltölulega fá og sjaldgæf. Tvö þeirra helstu eru úran og þóríum sem finna má í ýmsum steindum. Þær steindir sem innihalda þessi geislavirku frumefni eru þá sjálfar augljóslega geislavirkar.

Það sést ekki utan á steindum hvort þær eru geislavirkar eða ekki. Til að meta það þarf því tæki, sem nema skaðlega geislun, svo sem Geiger-teljara. Margar geislavirkar steindir eru í litlu magni og tiltölulega lítið geislavirkar. Aðrar eru hins vegar það geislavirkar að þær geta verið mjög skaðlegar. Geislavirkar steindir þarf því alltaf að geyma á öruggan hátt, fjarri hlutum sem skemmast af geislun, og lágmarka ætti þann tíma sem þær eru skoðaðar. Oft er þó nóg að hafa geislavirkar steindir til sýnis undir þykku glerhvolfi, en það getur stöðvað allt að 99% hinnar skaðlegu geislunar.

Af geislavirkum steindum má nefna úranít, þórít og hina grænu og fallegu Cuprosklodowkít, en það er einmitt mynd af henni efst í kaflanum um útlitseinkenni steinda hér að ofan.

5. Flokkun steinda

James Dana, steindafræðingur, steindafræði
James Dwight Dana (1813-1895), einn af merkari steindafræðingum sögunnar. Hann lagði fyrstur fram flokkunarkerfi steinda, sem síðan hefur verið við hann kennt. Mynd: Wikimedia commons

Steindir er hægt að flokka á ýmsan hátt. Í þriðja hluta hér að ofan, sem segir frá því hvernig steindir myndast, eru þær flokkaðar eftir myndunaraðstæðum. Þannig eru sumar steindir frumsteindir, aðrar síðsteindir og þriðji flokkurinn er steindir í myndbreyttu bergi. Þetta er að mörgu leyti mjög hentug flokkun því með henni kemur skilningur á ýmsum jarðfræðilegum ferlum í náttúrunni. Hún er hins vegar ekki að öllu leyti hentug, því margar steindir geta fallið í fleiri en einn og fleiri en tvo flokka.

Önnur flokkunaraðferð steinda er eftir útlitseinkennum. Slík flokkun er stundum heppileg, sérstaklega þegar greina þarf óþekktar steindir eftir útliti og eiginleikum, og er oft gripið til svo kallaðra greiningar-taflna til að bera kennsl á slíkar steindir. Útlit og skyldleiki eftir myndun fylgjast hins vegar ekkert endilega að og því segir gefa útlitsgreiningar litlar upplýsingar um raunverulega myndun og þróun bergs.

Sú flokkun sem er heppilegust og er jafnan viðtekin í steindafræði er efnafræðileg flokkun. Steindir eru þannig flokkaðar saman eftir efnasamsetningu sinni. Efnafræði steinda er afar breytileg hvað varðar þau frumefni sem eru til staðar, en samsetningin er einnig ákaflega misflókin. Þannig eru til steindir sem samanstanda af aðeins einu frumefni, til dæmis steindirnar gull (Au) og brennisteinn (S8), á meðan aðrar steindir eru ákaflega flóknar og innihalda fjölda frumefna.

5.1 Flokkunarkerfi steinda

Steindum er raðað í ákveðna steindaflokka eftir efnasamsetningu. Nokkur flokkunarkerfi eru eða hafa verið í notkun en aðalflokkunarkerfin í dag eru tvö. Mest notað er flokkunarkerfi kennt við ameríska steindafræðinginn James Dwight Dana (1813-1895), sem upphaflega setti það fram í bók sinni System of Mineralogy árið 1837. Þetta kerfi er reglulega endurskoðað og er núverandi útgáfa sú áttunda frá upphafi. Hitt flokkunarkerfið byggist á upphaflegri flokkun Dana og kallast það Nickel-Strunz flokkunarkerfið, kennt við þýska steindafræðinginn Karl Hugo Strunz (1910-2006).

Yfirlit yfir þessi flokkunarkerfi má sjá á ýmsum síðum á netinu. Best er að skoða Dana-flokkunarkerfið á webmineral.com (sjá síðuna „Minerals Arranged by the New Dana Classification“) þar sem núverandi flokkun er borin saman við upphaflega flokkun Danas. Nickel-Strunz kerfið er hins vegar í umsjá síðunnar mindat.org (sjá „Nickel-Strunz Classification“).

Núverandi flokkun í Dana-kerfinu er byggð á alls 78 flokkum steinda og er þar búið að skipta upphaflegu steindaflokkunum upp í marga mismunandi flokka. Þessi flokkun er óþarflega nákvæm og flókin fyrir almenna steinda-umfjöllun eins og á þessari síðu. Því verður miðað við aðalflokkun steinda eins og hún kemur fyrir í Nickel-Strunz kerfinu. Sú flokkun er sú sama og upphafleg flokkun steinda í Dana's System of Mineralogy.

5.2 Steindaflokkar

Aðal-steindaflokkarnir samkvæmt Nickel-Strunz flokkuninni eru tíu talsins. Eru þeir eftirfarandi:

  1. Hrein frumefni
  2. Súlfíð og súlfósölt
  3. Halíð
  4. Oxíð, hýdroxíð og arsenít
  5. Karbónöt og nítröt
  6. Bóröt
  7. Súlföt, krómöt, mólybdöt og wolframöt (tungstenöt)
  8. Fosföt, arsenöt og vanadöt
  9. Silíköt
  10. Lífrænar steindir

Skipting steinda í ofangreinda flokka byggist á því hvert aðalfrumefni eða aðal-anjón/anjónahópur (neikvæðar jónir eða jónahópar, t.d. O2–, CO32–, PO43–, o.s.frv.) viðkomandi steindar er. Fyrsti flokkurinn er einfaldastur því í þann flokk falla steindir, sem innihalda einungis hrein frumefni eða einfaldar málmblöndur. Í flokki tvö eru svo kölluð súlfíð, en það eru steindir sem innihalda brennisteins-jón sem aðal-anjón. Í þriðja flokkinum eru steindir sem innihalda halógena (flúor, klór, joð eða bróm) sem aðal-anjón steindarinnar. Undirflokkar halíða kallast því flúorið (steindir með flúor), klóríð (steindir með klór), joðíð (steindir með joð) og brómíð (steindir með bróm). Þannig heldur flokkunin svo áfram eftir aðaljón hverrar steindar.

Langumfangsmesti steindaflokkurinn eru hin svo kölluðu silíköt („silicates“ á ensku) en það eru steindir sem innihalda silíkat-jónina (SiO44–). Silíkat-jónin er samband kísils og súrefnis en það eru einmitt algengustu frumefni jarðskorpunnar. Því er mikill meirihluti jarðskorpunnar samsettur af silíkötum.

Aðrir mikilvægir og algengir steindaflokkar eru oxíð og hýdroxíð, halíð, súlfíð, karbónöt, súlföt og fosföt. í sumum þessara steindaflokka eru fáar algengar steindir, jafnvel bara ein eða tvær. Aðrir steindaflokkar hér að ofan innihalda svo margar og fjölbreyttar steindir en þær eru langflestar ákaflega sjaldgæfar og því ekki jafnmikilvægar í jarðfræðinni og steindir í hinum flokkunum.

Á því má þó kannski nefna eina undantekningu, en það er fyrsti flokkurinn, sá sem inniheldur hrein frumefni. Flestar steindirnar í þeim flokki eru tiltölulega eða jafnvel mjög sjaldgæfar í náttúrunni. Þessar sjaldgæfu steindir eru þó sumar hverjar ákaflega mikilvægar, aðallega þó í efnahagslegu tilliti. Eru það helst steindir sem innihalda hreina málma, eins og steindirnar gull (Au), silfur (Ag) og platína (Pt). Þessar steindir eru allar ákaflega eftirsóttar, og er það einkum vegna þess að þessi eftirsóttu frumefni finnast í litlu sem engu magni í öðrum steindum. Þannig finnst gull nánast einungis í hreinu formi í náttúrunni en ekki í samböndum við önnur frumefni.

5.3 Helstu steindir jarðar

Hinir tíu steindaflokkar innihalda alls yfir 4600 viðurkenndar steindir sem flestar eru þó ákaflega sjaldgæfar. Gott er að fletta steindum upp á netinu, til dæmis á hinni frábæru steinda- og bergfræðisíðu galleries.com. Mindat.org er önnur síða, ein helsta steindafræðisíðan á netinu, og má þar sjá myndir af flestum steindum auk grunnupplýsinga um allar steindir. Á mindat er þægilegt að fletta steindum upp eftir nafni, en einnig eftir eiginleikum eða efnasamsetningu (sjá dálkinn til vinstri, þar sem stendur „Search minerals by properties“ og „Search minerals by chemistry“).

Hægt er að skoða myndir af steindum á mörgum síðum, svo sem mindat.org, en Stjörnufræðivefurinn mælir sérstaklega með síðunni irocks.com, og eru myndirnar í kaflanum flestar af þeirri síðu. Þar er hægt að sjá margar afar fallegar og stórkostlegar myndir af steinda-sýnum. Eini gallinn við svona myndir er að þær sýna helst einvörðungu langfallegustu sýnin. Þau eru hins vegar ákaflega sjaldgæf í náttúrunni og því ættu lesendur ekki að búast við að finna slík eintök úti í náttúrunni.

Eftirfarandi er yfirlit yfir nokkrar af helstu steindum jarðskorpunnar eftir aðal-steindaflokkunum. Þessar steindir koma oft fyrir í jarðfræðitextum og er gott að kannast við þær, sérstaklega í jarðfræði á Íslandi. Athygli skal þó vakin á einu atriði, sem flækir myndina eilítið. Sum þekkt steindanöfn eru í raun yfirheiti yfir fleiri en eina steind. Ólivín er til að mynda ekki viðurkennt heiti á einni steind, heldur er ólivín í raun tvær viðurkenndar steindir, forsterít (magnesíum-ríkt ólivín, Mg2SiO4) og fayalít (járn-ríkt ólivín, Fe2SiO4). Ólivín er í raun aðeins yfirheiti fyrir þessar tvær steindir, og er ólivín raunar svo sérstakt að það getur haft hvaða efnasamsetningu sem er á milli þessara tveggja steinda, verið nokkurs konar blanda af forsteríti og fayalíti. Það sama á einnig við plagíóklas, sem er yfirheiti fyrir steindirnar anorþít (kalsíum-ríkt plagíóklas) og albít (natríum-ríkt plagíóklas) og blöndu á milli þeirra.

Auk þessa eru margar steindir skyldar og mynda þær þá sérstaka steinda-hópa. Dæmi um það eru feldspöt og pýroxen, sem eru stórir hópar steinda. Til feldspata teljast til dæmis plagíóklas og orþóklas en til pýroxena telst meðal annars ágít. Hér fyrir neðan eru steindir flokkaðar eftir steindaflokkum (silíköt, karbónöt, fosföt, o.s.frv.) en steinda-hóparnir eru ekki taldir sérstaklega upp. Algengustu og mikilvægustu steindirnar eru feitletraðar. Flettið þeim endilega upp á galleries.com og mindat.org.

Silíköt

  • Ólivín
  • Ágít
  • Hornblendi
  • Kvars
  • Ópall
  • Plagíóklas
  • Orþóklas
  • Zeólítar (margar steindir)
  • Epidót
  • Klórít
  • Granat
  • Kaólínít
  • Smektít
  • Seladónít
  • Múskóvít
  • Bíótít
  • Kýanít, andalúsít, sillimanít

Oxíð

  • Hematít
  • Magnetít
  • Ilmenít
  • Kórund

Súlfíð

  • Pýrít
  • Kalkópýrít
  • Sphalerít
  • Galena

Hrein frumefni

  • Gull
  • Silfur
  • Kopar
  • Demantur
  • Grafít
  • Brennisteinn

Karbónöt

  • Kalsít
  • Aragónít
  • Dólómít
  • Malakít

Súlföt

  • Gifs

Halíð

  • Halít
  • Flúorít

Hýdroxíð

  • Goethít

Fosföt

  • Apatít

Námsefni um steindir

Heimildir

  1. Sigurður Steinþórsson. „Hver er efnasamsetning hrauns, til dæmis úr Krýsuvíkureldum frá 1151?“. Vísindavefurinn 5. júlí 2000 á http://visindavefur.is/?id=619. Skoðað 25. apríl 2013.
  2. Sigurður Steinþórsson. „Myndun meginlandsskorpu“. Náttúrufræðingurinn 70 (2-3), bls. 165-174. (Tilvitnunin er á bls. 168) http://timarit.is/view_page_init.jsp?pageId=4258345. Skoðað 4. maí 2013.
  3. Rickwood, Peter. C. 1981. „The largest crystals“. American Mineralogist 66, 885-908, á http://www.minsocam.org/msa/collectors_corner/arc/large_crystals.htm. Skoðað 2. júní 2013.
  4. Sigurður V. Smárason. „Hvað er asbest og af hverju er það hættulegt heilsu manna?“. Vísindavefurinn 17. október 2006. http://visindavefur.is/?id=6317. Skoðað 3. júlí 2013.

Hvernig vitna skal í þessa grein

  • Snæbjörn Guðmundsson (2013). Steindir. Stjörnufræðivefurinn. Sótt þann DAGSETNING á http://www.stjornufraedi.is/solkerfid-large/jordin/steindir

Svör við spurningum ofar á síðunni

  • Svar við spurningunni hvor myndin er af gulli og hvor af glópagulli: Fyrri myndin er af kalkópýríti (glópagulli) en sú seinni af hreinu gulli. Þarna kemur ekki aðeins eðlisþyngd upp um hvor steindin er hvað heldur má einnig sjá það á vaxtarlagi steindanna. Gull hefur yfirleitt mjúkar línur og myndar sjaldan skarpa kristalla, á meðan pýrít og kalkópýrít mynda gjarnan skarpa og fallega vaxna kristalla.

  • Svar við spurningunni um hvaða steind allir ættu að þekkja á striklit hennar: Steindin heitir ,grafít‘ og er hún notuð í blýanta. Allir sem hafa skrifað með blýanti hafa því prófað að finna striklit grafíts í leiðinni með því að strjúka því eftir blaði!