Kivi nro 4, 1989
Spektroliitin esiintymisestä, ominaisuuksista ja hionnasta
Seppo I. Lahti
[Jotkut kaaviokuvat avautuvat klikkaamalla suurempina]
Spektroliitiksi on maassamme kutsuttu perusväriltään tummaa, iridisoivaa (labradorisoivaa) plagioklaasia, labradoriittia, jota on 1950-luvulta lähtien louhittu Ylämaalta korukiveksi, koriste- ja käyttöesineisiin. Kivestä on tullut hyvin suosittu ja se on tärkein korukivemme. Kansainvälisessä mineralogisessa kirjallisuudessa spektroliitti-nimeä ei tunneta, mutta sitä on ruvettu käyttämään gemmologien lehdissä ja jalokivistä kertovissa kirjoissa. Koska nimi on hyvin kuvaava ja maassamme tunnettu, sen käyttö kotimaisessa kirjallisuudessa on puollettavissa. Tässä artikkelissa spektroliitti on labradoriitin synonyymi, vaikka alunperin se on ollut oikeastaan Ylämään labradoriitin kauppanimi.
Spektroliitin esiintymisestä maassamme
Suomessa spektroliittia tavataan: 1) rapakivigraniittiin liittyvissä anortosiiteissa ja anortosiittigabroissa Ylämaalla, Mäntyharjun alueella ja Yläneellä sekä 2) kapeissa kvartsi-anortosiittijuonissa, jotka leikkaavat peruskallion tummia vulkaanisia kiviä amfiboliitteja tai karsikiviä Uudellamaalla, Porvoon - Helsingin - Paraisten välisellä alueella. Yksittäisiä löytöjä kerrotaan tehdyn muualtakin, mutta niistä ei kirjoittajalla ole toistaiseksi tarkempaa tietoa.
Ylämaan spektroliitti on laadullisesti parasta. Esiintymät ovat löytyneet 1940-luvulla linnoitustöiden yhteydessä, mutta niiden louhinta on alkanut vasta 1950-luvulla. Alueelta tunnetaan kaikkiaan viisi anortosiittikivimuodostumaa, joissa spektroliitti on päämineraali. Ylämaan anortosiitti on usein hyvin karkearakeista. Plagioklaasikiteet voivat parhaimmillaan olla usean desimetrin mittaisia. Mineraali on perusväriltään tummaa ja kiven värileikki intensiivistä. Kiveä louhitaan korukiviksi, koriste- ja käyttöesineisiin useista eri louhoksista.
Mäntyharjun spektroliitti on tunnettu jo viime vuosisadan lopulta lähtien. Spektroliittia sisältävää anortosiittia ja anortosiittigabroa on täällä laajalla kaaren muotoisella alueella Suomenniemen rapakivigraniitin ympärillä. Kiven plagioklaasi on yleensä kuitenkin vaaleata ja labradorisointi ei ole niin intensiivistä kuin Ylämaalla. Paikoin spektroliitti on kuitenkin korkealaatuisempaa ja sitä on viime vuosina louhittu korukiviksi, koriste- ja käyttöesineisiin. Spektroliittiesiintymistä saadaan myös kainista korukiviksi soveltuvaa metallimaisesti hohtavaa tai violetinsävyistä hypersteeniä. Yläneellä oleva Kolinummen anortosiitti on samantapaista kuin Mäntyharjulla. Kiven plagioklaasikiteet eivät läheskään aina labradorisoi ja värit ovat hailakoita.
Uudeltamaalta on tavattu pieniä spektroliittijuonia yli kymmenestä kohteesta mm. Porvoon-Sipoon, Helsingin-Espoon, Lohjan, Paraisten ja Järvenpään alueella. Maamme ensimmäinen spektroliittihavainto on Ojamon vanhasta rautakaivoksesta Lohjalta. Nils Nordenskiöld, tutkimusmatkailija A. E. Nordenskiöldin isä, on kuvannut täältä mineraalin jo 1820-luvulta. Kaikki Uudeltamaalta tavatut esiintymät ovat olleet samantapaisia, kapeita, 10-50 cm leveitä, karkearakeisia anortosiittijuonia tai linssejä, joissa päämineraalina on hyvin vaalea, usein aivan kuukivimäinen labradoriitti. Juonissa on plagioklaasin ohella hieman kvartsia ja vähäisessä määrin ortopyrokseenia. Pääosa kiven plagioklaasista saattaa labradorisoida, mutta toisinaan värileikki on havaittavissa vain muutamissa yksittäisissä kiteissä. Värit vaihtelevat laajasti, mutta kalpeansininen spektroliitti on yleisintä. Päijänteestä Helsinkiin tulevaa vesitunnelia louhittaessa löytyi Järvenpäästä kaunista läpinäkyvää spektroliittia, jota on hiottu jopa viistehiontaisiksi korukiviksi.
Miltei kaikki Uudeltamaalta löydetyt esiintymät ovat olleet niin pieniä, että ne on louhittu kokonaan pois tai jääneet teiden ja rakennusten alle. Monien tuntema Sipoon-Porvoon tieleikkauksen juoni on syytä tämänvuoksi säästää retkeilykohteeksi, koska vastaavanlaista esiintymää ei ole muualla Etelä-Suomessa.
Kemiallinen koostumus ja rakenne
Tutkimani suomalaiset spektroliitit vastaavat koostumukseltaan useimmiten labradoriittia, jossa anortiittipitoisuus vaihtelee 50 %:n ja 60 %:n välillä. Siniset muunnokset ovat kylläkin monesti hieman anortiittiköyhempää plagioklaasia andesiinia (anortiittipitoisuus 45-50 %). Mineraalin väri muuttuu spektrin värien mukaisessa järjestyksessä sinisestä vihreäksi, keltaiseksi, oranssiksi ja punaiseksi kiven anortiittipitoisuuden kasvaessa. Korrelaatio ei ole kuitenkaan läheskään aina näin selväpiirteinen.
Labradoriitti kuten muutkin maasälvät kuuluvat hohkasilikaattien ryhmään. Röntgendiffraktiomenetelmin tehdyissä rakennetutkimuksissa on todettu, että mineraali koostuu kritallografisen a-akselin suuntaan kulkevista pii-happi- ja alumiini-happi-ketjuista. Niissä alumiini- ja piiatomit ovat koordinoituneet tetraedrisesti eli jokaista keskusatomia ympäröi neljä happiatomia, jotka sijaitsevat alumiini- ja piiatomien ympärille kuvitellun tetraedrin kulmissa. Neljä tetraedria on labradoriitin rakenteessa yhtynyt kiteen a-b-akselitaossa renkaaksi, jonka keskipisteessä sijaitsevat natriumia (Na+) ja vastaavasti alumiini (Al3+) piitä (Si4+). Labradoriitin kemiallinen kaava voidaan näinollen kirjoittaa muotoon = NaYCa1-YAl2+YSi2+YO8, jossa Y=0.3-0.5. Mineraali voi sisältää myös vähäisessä määrin kaliumia, bariumia, rautaa, strontiumia ja titaania.
Ylämaan spektroliitin tumma perusväri johtuu ilmeisesti mineraalin epätavallisen korkeasta rautapitoisuudesta (0.1-0.4 paino-% FeO) ja tummista ilmeniitti- sekä ortopyrokseenisulkeumista. Uudenmaan anortosiittijuonista peräisin olevissa vaaleissa ja värittömissä spektroliiteissa rautapitoisuus on hyvin alhainen. Kalimaasälpäsuotaumat, antipertiittirakenne, on yleistä ja matalissa lämpötiloissa tapahtuneen muuttumisen tuloksena syntynyt saussuriitti (hyvin hienorakeinen epidootti) antaa mineraalille toisinaan vihertävän sävyn.
Kiteytymisolosuhteista johtuen maasälpien rakenne vaihtelee. Korkean lämpötilan plagioklaasi on monokliinista, mutta lämpötilan laskiessa kiderakenne muuttuu trikliiniseksi. Rakennemuutoksen yhteydessä mineraaliin syntyy sitä luonnehtiva kaksoslamellirakenne, ns. polysynteettinen kaksostus. Plagioklaasirakeet ovat itse asiassa kuin levypino. Mineraali koostuu ohuista millimetrin kymmenesosan luokkaa olevista kidelevyistä, kaksoslamelleista, jotka ovat kasvaneet yhteen kiteen (010)-tason suunnassa. Vierekkäiset kaksoskiteet ovat rakenteellisesti aina toistensa peilikuvia.
Plagioklaasissa on kaksi toisiaan vastaan lähes kohtisuoraa lohkosuunta, joista toinen on (010)- ja toinen (001)-pinnan suuntainen. Viimeksimainitulla lohkopinnalla näkyvät mineraalin lohjetessa poikkileukkautuneet kaksoslamellit kapeana viirukkeisuutena. Mineraalin värileikki näkyy (010)-lohkopinnalla, joka on sama kuin kaksoslamellien yhteenkasvettumistaso.
Spektroliitin värien synty
Labradoriitin värileikin synty on kiinnostanut tutkijoita aina siitä saakka, kun mineraali tavattiin ensi kertaa Kanadassa Labradorin niemimaalta 1770-luvulla. Lopullisesti ilmiö pystyttiin selittämään kuitenkin vasta 1960-luvun puolivälissä, kun mineraalinäytteitä tutkittiin elektronimikroskoopissa. Korkeassa lämpötilassa tapahtuvan hitaan jäähtymisen seurauksena spektroliitissa albiittirikkaampi maasälpä eroaa anortiittirikkaammasta maasälvästä hyvin ohuina kalvomaisiana kerroksina, suotaumalamelleina.Rakenetta kutsutaan mineralogiassa Bøggildin yhteenkasvettumaksi. Koska lamellien paksuus on vain millimetsin kymmenestuhannesosan luokkaa, rakennetta ei voi havaita lainkaan valomikroskoopissa.
Kuva 1. Maasälpien koostumusta esittävä diagrammi. Kivisulan hitaasti jäähtyessä voi kaksi eri maasälpälajia erta toisistaan kalvomaisina kerroksina, suotaumalamelleina. Jos lamellit ovat tarpeeksi ohuita ja säännöllisin välein, saattaa valon heijastuminen niiden pinnasta ja valoaaltojen interferenssi aiheuttaa kiveen kauniin värileikin. Suotaumalamelleja on havaittu bytownittissa (Huttenlocherin yhteenkasvettuma), labradoriitissa (Bøggildin yhteensavettuma), albiitti-oligoklaasissa (peristeriitti-yhteenkasvettuma) ja alkalimaasälvissä (pertiittirakenteet). Kauneimmin värit loistavat labradoriitissa (spektroliitissa). Kuukivi on pertiittirakenteista maasälpää (mesopertiittiä), jonka sinertävä hohde syntyy samalla tavalla kuin spektroliitissa.
Valon heijastumisen suotaumalamelleista ja samassa vaiheessa etenevien valoaaltojen interferenssi, toisiaan vahvistava vaikutusm, saa aikaa kiven pinnassa havaittavan värileikin. Valoaallot eivät voi heijastua kaksoslamellien pinnoista, niinkuin eräät tutkijat ovat aikaisemmin esittäneet, koska kaksoskiteiden välillä ei ole optista rajapintaa (taitekerroineroa). Värileikin synty on vastaavanlainen kuin veden pinnassa olevassa öljykerroksessa, saippuakuplassa tai simpukankuoren helmiäisessä.
Kiven jäähtyessä sopivissa olosuhteissa saattaa vastaavanlaisia kalvomaisia suotaumarakenteita kuin spektroliitissakin syntyä myös albiittioligoklaasiin (peristeriitti-yhteenkasvettuma) ja alkalimaasälpiin (pertiitti-yhteenkasvettuma, esim. kuukivi, ks. kuva 1). Mikäli lamellit ovat tasaisia, säännöllisin välein ja sopivan ohuita, saattavat myös nämä maasälvät iridisoida labradoriitin tavoin, tosin yleensä vain sinisen eri sävyissä.
Kuva 2. Piirros kuvaa valoaaltojen interferenssiä spektroliitin suotaumalamellirakenteessa. Tietyn allonpituuden intensiteetti vahvistuu, jos vierekkäisistä lamellipakoista heijastuneiden valoaaltojen (x ja y) matkaero on yhden aallonpituuden mittainen tai sen kerrannainen eli matka A-B-C ) Κ · λ, jossa λ = aallonpituus ja Κ sen kertaluku (= 1, 2, 3...). Taitekulmien ero kerrosten välillä on alle 1° ja tämän vuoksi valonsäteet on piirretty suorina eikä taittuneina (ks. teksti).
Kuvassa 2 on piirros, joka kuvaa valoaaltojen interferenssiä kerrosrakenteessa. Valonsäteet x ja y heijastuvat kerrosten a ja b pinnoista. Heijastuneiden valoaaltojen yhtyessä tietyt aallonpituudet vahvistavat toisiaan ja tietyt taas heikentävät toistensa voimakkuutta eli tapahtuu valoaaltojen interferenssi. Mikäli valoaaltojen matkaero heijastumisen jälkeen on yhden aallonpituuden mittainen (aallot samassa vaiheessa) tai sen kerrannainen, aallot vahvistavat toisiaan. Jos valonsäteiden matkaero eli matka A-B-C lausutaan matemaattisesti valon tulokulman ja kerrospaksuuden avulla huomioiden valon taittuminen lamelleissa voidaan valoaaltojen matkaeron ja aallonpituuden välinen riippuvuus kirjoittaa seuraaavasti:
2(da·cosθa·na+db·cosθ>b·n>b = Κ · λ
Yhtälössä = aallonpituus eli valon väri, da ja db = kerrosten (= lamellien) paksuus, θa ja θb = valonsäteiden taitekulmat (pintanormaalin ja valonsäteen välinen kulma) ja na ja nb = kerrosten taitekertoimet. Koska kuitenkin eri kerrosten välinen taitekerroinero on suhteellisen vähäinen, on myöskin kerrostenvälisten taitekulmien ero pieni, spektroliitissa alle 1°. Tämän vuoksi piirroksessa valonsäteet on piirretty kulkemaan suorina viivoina eikä taittuneina. Ilmiön tarkastelua varten myös edelläesitetty yhtälö voidaan lyhentää muotoon:
2 · cosθ · da+b · n = Κ · λ
Vahvistuvan valon aallonpituuteen vaikuttavat näinollen kerrosten paksuus da+b, valon taitekulma (=cosθ) ja taitekerroin (=n).
Kuva 3. Suotaumalamelleja spektroliitissa, jossa on sininen (vasemmalla), vihreä (keskellä) ja punainen (oikealla) interferenssiväri. Lamellipaksuuden kasvaessa interferenssivärin aallonpituus kasvaa. Näyte Ylämaalta. Elektronimikroskooppikuva (001)-pinnan suuntaisesta fluorivetyhapolla etsatusta ohuthieestä.
Spektroliitin värien vaihteun tarkastelua
Yhtälöstä (2) voi päätellä, että jos valon tulosuunta (yhtälössä taitekulman cosini = cosθ) pysyy vakiona, kiven väriin vaikuttaa pääasiallisesti kerrosten paksuus. Taitekertoimen vaihtelu on niin vähäistä, että taitekerroin voidaan olettaa vakioksi. Jotta yhtälö olisi voimassa, täytyy kerrospaksuuden kasvaessa myös interferenssivärin aallonpituuden (=) kasvaa eli kiven väri muuttuu sinisestä vihreäksi, keltaiseksi, oranssiksi ja punaiseksi (kuva 3 ja kuva 4).
Kuva 4. Kuvan käyrät esittävät, miten spektroliitin interferenssivärit vaihtuvat, jos kiven suotaumalamellien paksuus ja valon tulosuunta muuttuvat. Kun katselemme spektroliittia kohtisuorassa valossa (valon tulokulma lähellä 0°), interferenssivärin aallonpituuden määrää lähinnä suotaumalamellien paksuus. Ohuet lamellit aiheuttavat violetin värin ja lamellien paksuuden kasvaessa kiven väri muuttuu kohti spektrin punaista päätä. Valon tulokulman (ja tarkastelukulman) kasvaessa interferenssivärin aallonpituus lyhenee. Seuraamalla käyriä, voi päätellä, miten värinmuutoksen pitäisi teoreettisesti tapahtua.
Usein kiteet ovat vyöhykkeisiä siten, että keskiosa on eri värinen kuin reunaosa ja värit vaihettuvat toisikseen spektrin värien mukaisessa järjestyksessä. Vyöhykkeisyys johtuu suotaumalamellien paksuusvaihtelusta, joka on puolestaan riippuvainen mineraalin kemiallisesta koostumuksesta. Spektroliitin suotaumalamellien paksuus kasvaa kiven anortiittipitoisuuden (kalsiumpitoisuuden) kasvauessa, joten interferenssiväristä näkee suoraan mineraalin koostumusvaihtelun. Usein anortiittirikkaampi spektroliitti (esim. keltainen, oranssi tai punainen) muodostaa kiteen keskiosan ja albiittirikkaampi (esim. vihreä tai sininen) reunaosan. Joissakin tapauksissa vyöhykkeisyys on käänteistä tai värit vaihtelevat jaksottaisesti saven kiteytyessä vallinnutta kivisulan kalsium/natrium-suhteen vaihtelua seuraten.
Uudenmaan spektroliiteissa interferenssivärin ja koostumusvaihtelun korrelaatio ei kuitenkaan ole näin selvä. Interferenssivärin aiheuttavia lamellirakenteita saattaa kehittyä moneen suuntaan ja eri suunnissa saattaa olla toisistaan poikkeava interferenssiväri.
Normaalisti katselemme spektroliittia lamelleja vasten lähes kohtisuorassa valossa, jolloin interferenssiväri määräytyy kiven suotaumalamellikerrosten paksuuden perusteella. Jos kuitenkin valon tulokulma muuttuu, muuttuvat myös interferenssivärit. Kun valon tulokulma (ja tarkastelukulma) kasvaa (eli edellämainitussa kaavassa 2 taitekulman cosinin = cosθ:n arvo pienenee), lyhenee toisiaan vahvistavien aaltojen aallonpituus ja värit muuttuvat päinvastaisessa järjestyksessä punaisesta oranssiksi, keltaiseksi, vihreäksi ja siniseksi. Yleensä kiveä käännettäessä voi nähdä kuitenkin vain kaksi tai kolme spektrin pääväriä. Värivaihtelun voi havaita selvästi, jos katselee spektroliittia kohtisuorassa valossa ja nostaa kiven sitten kohti lamppua niin, että valon tulokulma ja tarkastelukulma kasvavat samanaikaisesti yhtä paljon.
Kuvassa 4 on laskettu kaavaan (2) perustuen käyriä, jotka esittävät spektroliitin interferenssivärin aallonpituuden vaihtelua valon tulokulman ja lamellipaksuuden funktiona. Seraamalla kuvan käyriä, voi päätellä miten valon tulokulman kasvu vaikuttaa mineraalin interferenssiväriin. Esimerkiksi spektroliitti, joka näyttää kiveä tarkasteltaessa kohtisuorassa valaistuksessa keltaiselta (kuva 4, käyrä 4), muuttuu aluksi vihreäksi ja lopulta siniseksi valon tulokulman kasvaessa.
Suotaumalamellien paksuudesta voi päätellä, että spektroliitin interferenssivärit ovat useimmiten ensimmäisen kertaluvun interferenssivärejä eli vierekkäisistä suotaumalamelleista heijastuvien aaltojen matkaero on yhden aallon mittainen. Punaisissa spektroliiteissa lamellit saattavat olla kuitenkin niin paksuja, että kivessä näkyy toisen kertaluvun violetti interferenssiväri (eli aaltojen matkaero on kahden aallonpituuden mittainen) tai ensimmäisen kertaluvun punaisen ja toisen kertaluvun violetin aiheuttama sekaväri. Spektroliitin sininen interferenssiväri on usein puhtaansininen, koska valoaaltojen toisen kertaluvun interferenssi on ultravioletti-alueella, jota ihmissilmä ei näe. Valon tulokulman aiheuttama värinmuutos ei luonnollisesti näy sinisessä ja violetissa spektroliitissa, koska valon tulokulman kasvaessa interferenssi siirtyy ultraviolettiin ja kivi näyttää mustalta.
Lamellirakenteet ja interferenssiväri kotimaisissa spektroliiteissä
Kuva 5. Vasemmalla polarisaatiomikroskooppikuva, joka esittää spektroliitin kaksoslamellirakennetta. Oikealla elektronimikroskooppikuva, joka on otettu saman ohuthieen pinnassa (happoetsauksen jälkeen) n. 100 kertaa suuremmalla suurennuksella. Kuvassa kolme kaksoslamellia, joista jokainen koostuu useista ohuista suotaumalamelleista (tummat ja vaaleat raidat).
Alustavien havaintojeni perusteella Ylämaan spektroliitissa on interferenssivärin aiheuttavia suotaumalamelleja yhteen kristallografiseen suuntaan. Koska albiittilain mukaisen kaksostumisen vuoksi vierekkäiset kaksoskiteet ovat rakenteellisesti toistensa peilikuvia, suotaumalamellit ovat tosin vierekkäisissä kaksoslamelleissa eri suuntaisia (kuva 5). Kummankin suotaumalamellipinon aiheuttamat värit välähtävät näkyviin (010)-pinnalla kahdesta eri suunnasta kiveä käännettäessä. Uudenmaan vaaleissa ja läpikuultavissa spektroliiteissa suotaumalamelleja on sen sijaan usein kolmessa tai neljässä suunnassa (kuva 6) ja lamellitekstuurit voivat olla hyvin kompleksisia. Interferenssiväri näkyy yleensä vain kahdesta suunnasta, mutta toisinaan tapaa kiteitä, joissa värivaihtelun havaitsee kolmesta ja poikkeustapauksessa jopa neljästä suunnasta. Kiven koostumuksella ja väreillä ei vaikuta olevan mitään suoraa vastaavuutta.
Kuva 6. Kompleksista lamellirakennetta spektroliitissa. Kuvassa voi nähdä useita suotaumalamellisuuntia, joista yksi on (010)-tason suuntainen (pystysuora), kaksi diagonaalisesti sitä vastaan 20° kulmassa ja yksi kohtisuorassa (010)-tasoa vasten (vaakasuora. Jokainen lamellipino voi aiheuttaa valon interferenssin, ja tämänvuoksi värileikki voi näkyä monesta eri suunnasta. Näyte Paraisilta. Elektronimikroskooppikuva hapolla etsatusta ohuehieestä.)
Kuva 5 on elektronimikroskooppikuva Ylämaan spektroliitin (001)-pinnasta. Kivi on itse asiassa varsin erikoinen levypino. Pystysuuntaiset paksut lamellit ovat kaksoslamelleja ja kuten kuvasta voi havaita, jokainen kaksoskide koostuu useista ohuemmista suotaumalamelleista. Koska vierekkäiset kaksoslamellit ovat rakenteellisesti toistensa peilikuvia ja koska suotaumalamellit ovat syntyneet samaa kristallograafista suuntaa noudattaen, on yhteenkasvettumistason () kaksostason) ja suotaumalamellien välinen kulma (010)-leikkauksessa aina noin 10°.
Kuva 7 esittää yleistetysti Ylämaan spektroliitin rakennetta elektronimikroskooppitutkimuksen valossa. Kivi koostuu kaksoslamelleista ja jokaisessa kaksoslamellissa on anortiitti- ja albiittirikkaampia suotaumalamelleja (rasteroidut ja valkoiset kerrokset). Suotaumalamellit ovat noin 10° kulmassa kakkostasoon nähden sekä (001)-pinnalla että sitä ja (010)-pintaa vastaan kohtisuorassa leikkauksessa. Kummassakin suotaumalamellipinossa tapahtuu heijastuvien valoaaltojen interferenssi eli käännettäessä spektroliittikidettä välähtävät interferenssivärit näkyviin noin 10° päässä (010)-pinnan normaalin kummallakin puolen.
Hionnasta ja hiontamateriaalin valinnasta
Vaikeutena spektroliitin käsittelyssä on sen hauraus, joten hiontamateriaalin valinnassa täytyy olla tarkkana. Kivi lohkeaa helposti etenkin (001)-suuntaan, verraten hyvin (010)-suuntaan ja joskus (100)-suuntaan.
Kuva 7. Ylämaan spektroliitin monimutkaista kerrosrakennetta esittävä skemaatiinen piirros. Kivi koostuu kaksoslamelleista ja jokainen kaksoslamelli taas määräsuuntaisista suotaumalamelleista. Suotaumalamellit ovat syntyneet vinottain kaksoslamenneihin nähden siten, että (001)-pinnalla ja sitä sekä (010)-pintaa vastaan kohtusuorassa leikkauksessa suotaumalamellitasojen välinen kulma vierekkäisissä kaksoslamelleissa on noin 20°. Kumpikin suotaumalamellipakka aiheuttaa interferenssivärin, joka välähtää näkyviin kiveä käännettäessä (010)-pinnan normaalin kummankin puolen.
Hukkapalojen määrä on suuri, ellei raakakivi ole virheetöntä. Siinä ei saa olla minkäänlaisia näkyviä rakoja, sillä aivan mitättömätkin raot aukeavat tahkotessa ja viimeistään tikusta irroitettaessa kivi lohkeaa palasiksi. Ohuet korukivet saattavat lohjeta rakoilusuuntia noudattaen, vaikkei avorakoja kivissä näkyisikään. Rakojen lisäksi on kiinnitettävä huomiota kiven värin voimakkuuteen, sulkeumiin, juovaisuuteen ja muihin kiven väriä heikentäviin piirteisiin.
Koska spektroliitti lohkeaa helposti ei siitä kannata tehdä liian kookkaita kiviä. Jos haluaa varmistua siitä, että kivi ei lohkea työstettäessä, on syytä liimata sen alle tukilevyksi jotain tummaa, hienorakeista ja sitkeää kiveä, kuten esimerkiksi diabaasia.
Kallion pinnasta otetut, hieman rapautuneet tai räjäytyksessä kärsineet spektroliittikiteet eivät myöskään sovellu hieottaviksi. Rapautumisen tai iskujen vaikutuksesta kaksoskiteet alkavat hiljalleen erota toisistaan ja vaikka kivi muuten olisikin aivan hyvälaatuisen näköistä, voi hiotussa pinnassa havaita kiiltäviä laikkuja. Pieniltä kiillesulkeumilta vaikuttava valoilmiö syntyy valon heijastuessa toisistaan irronneiden kaksoslamellien pinnoista.
Spektroliitin kovuus on 6-6.5 (Mohs), joten se on verraten pehmeää ja helppo sahata, hioa ja kiillottaa. Koska kivi on läpinäkymätöntä ja perusväriltään tummanharmaata tai tummanruskeaa, se hiotaan joko tasa- tai pyöreäpintaisiksi korukiviksi. Läpinäkyvät muunnokset, jotka ovat harvinaisia voidaan hioa viistehionnalla siten, että väri-ilmiön aiheuttamat suotaumalamellit ovat taulun suunnassa. Kiven taulu pitää olla suuri ja hiontamuodoksi sopii porrashiontainen suorakaide tai neliö.
Spektroliitissa värileikki syntyy valon heijastuessa suotaumalamelleista ja valoaaltojen interferoidessa keskenään. Koska väri näkyy tasopinnassa valonsäteiden taittuminen estää värien näkymisen pyöröhiontaisten kivien reunaosissa. Jotta värileikin saisi parhaiten esille, tulee kivi hioa mahdollisimman matalaksi. Mitä korkeampi kivi on, sitä pienemmältä alueelta värit näkyvät kiven keskeltä. Tässä törmäämmekin spektroliitin hionnan vaikeuteen, sillä matalat kivet taas rikkoutuvat korukiveä tehdessä herkästi ja lopullinen tulos onkin usein jonkinlainen kompromissiratkaisu.
Kiven hiontasuuntien valinnasta
Vaikkakaan Ylämaan spektroliitin interferenssivärin aiheuttavien suotaumalamellien suunta ei noudata tarkoin mitään tiettyä lohkosuuntaa, voidaan niitä käyttää apuna parhaiten loistavaa suotaumalamellisuuntaa etsittäessä. Riippuen siitä, mitä ominaisuutta kivessä halutaan korostaa, voidaan kivi hioa eri tavoin. Tässä esitän kolme hyväksi havaitsemaani kiven käsittelytapaa:
1) Kiven pinta (pyöröhiotussa pohja) sahataan yhdensuuntaiseksi jomman kumman suotaumalamellisuunnan kanssa (kuva 8 A). Tällä tavalla leikattuna tulee kiveen paras mahdollinen loisto. Kivi sahataan vinottain siten, että sahaussuunta leikkaa 10° kulmassa kaksoslamelleja (001)-tasossa (kaksosviirukkeinen pinta) sekä (001)- ja (010)-tasoja vasten kohtisuorassa olevalla pinnalla (ks. kuva 8 A).
Yleensä vierekkäisissä kaksoiskiteissä olevat suotaumalamellipakat aiheuttavat saman interferenssivärin ja värien intensiteetti on myös yhtä voimakas. Toisinaan kuintekin intensiteetissä on huomattavia eroja esimerkiksi, jos joka toinen kaksoslamelli on tilastollisesti huomattavasti ohuempi (kuva 8 B). Tämänvuoksi kiveä on aina syytä tarkastella ennen sahausta ja valittava voimakkaimman värin aiheuttava suotaumalamellisuunta sahaussuunnaksi.
Kuva 8. Kuva esittää eri vaihtoehtoja, miten spektroliitin voi sahata korukiveksi. Nuolet osoittavat suuntaa, josta interferenssiväri näkyy kohtisuorassa valosta kiveä tarkasteltaessa. Paksummat kerrokset ovat kaksoslamelleja, jotka koostuvat ohuemmista suotaumalamelleista (rasteroidut ja valkoiset kerrokset). Yksityiskohdat tekstissä.
2) Kiven pinta (tai pyöröhiotussa pohja) sahataan yhdensuuntaiseksi (010)-lohkosuunnan kanssa eli kaksosviirukkeisuuden suuntaan (kuva 8 C). Väri näkyy kivessä tällöin laajalla alueella. Kumpikin interferenssivärin aiheuttama lamellisuunta saadaan esille kiveä kääntämällä ja välillä kivi sammuu hetkeksi. Tällöin ne kaksoslamellit, joissa ei tapahdu heijastuvan valon interferenssiä, saattavat näkyä pyöröhiotussa pinnassa tummina renkaina. Edelläesitetty hiontatapa soveltuu mielestäni kookkaille, matalilel korukiville.
3) Spektroliitistä saa myös kissansilmäkiven. Valojuova, kissansilmä, näkyy selvästi etenkin korkeissa pyöröhiontaisissa napeissa pistemäisen valolähteen alla kiveä tarkasteltaessa. Kissansilmäilmiö johtuu valon heijastumisesta pienistä neulamaisista sulkeumista. Ohuthie ja mikroanalysaattoritutkimukset ovat osoittaneet, että Ylämaan ja Mäntyharjun spektroliitissa kissansilmäilmiön aiheuttaa valon heijastuminen 0.01 - 0.1 mm pitkistä ilmeniittisulkeumista (kuva 9).
Kuva 9. Yllä polarisaatiomikroskooppikuva Ylämaan spektroliitista tehdystä ohuthieestä. Mustat neulaset ovat ilmeniittikiteitä, jotka ovat pääosin (100)-suuntaan orientoituneita. Vaakatasossa (001)-suuntaista rakoilua ja pitkiä ilmeniittineulasia rakoilun suunnassa. Kuva on (010)-pinnan suunnasta. Alla piirros, miten soikea spektroliittikivi on sahattava, jotta neulasista heijastuvan valon aiheuttama kissansilmäilmiö näkyisi kiven pituussuunnassa.
Jotta kissansilmä tulisi kiven pituussuuntaan, on sulkeumien suunta selvitettävä ennen sahausta. Oikea sahaussuunta löytyy pienen vaivannäön jälkeen. Ylämaan ja Mäntyharjun spektroliiteissa ilmeniittineulaset ovat (010)-tason suunnassa ja orientoituneet (100)-suuntaan eli muodostavat noin 64° kulman (001)-lohkosuunnan kanssa. Suurimmat neulaset saattavat näkyä ohuina viiruina (010)-lohkopinnalla ja joskus kivessä on myös heikkoa (100)-rakoilua. Valon heijastumienn neulasista aiheuttaa valojuovan. Jotta se olisi kiven pituussuunnassa, on kivi sahatava kohtisuorasti neulasten suuntaa vastaan eli kuten kuva 9 osoittaa, sahaussuunta muodostaa noin 26° kulman (001)-lohkosuunnan (kaksosviirukkeinen pinta) kanssa. Lopullisesti valojuovan saa keskitettyä kuitenkin vasta hionnan aikana, jolloin kiveä on syytä tarkkailla jatkuvasti.
[KUVA-AUKEAMA]
Vyöhykkeinen spektroliittikide. Jorma Alatalon näyte Ylämaalta. Kuva: Jari Väätäinen.
Vyöhykkeinen spektroliittikide anortosiittijuonesta. Sakari Hyökin näyte Järvenpäästä, Päijänne-tunnelin louhintatyömaalta. Kuva: Jari Väätäinen.
Viistehiottuja, läpinäkyviä spektroliittejä. Pekka Kiviluodon näytteitä Järvenpäästä, Päijänne-tunnelin louhintatyömaalta. Kuva: Jari Väätäinen.
Spektroliitista eri tavoin hiottuja korukiviä. Kuvan yläreunassa kaksi pienistä paloista yhteenliimattua spektroliittimosaiikkia. Oikealla keskellä olevissa spektroliittinapeissa näkyvä viirukkeisuus johtuu mineraalin kaksostumisesta. Pekka Kiviluodon näytteitä. Kuva: Jari Väätäinen.
Kiitokset Sakari Hyökille, Pekka Kiviluodolle (Tauno Paronen Oy), Heikki Koivistolle, Väinö Kotilaiselle, Kauko Sairaselle ja monille muille, jotka antoivat näytteitään ja kertoivat spektroliittia koskevista havainnoistaan. Lämmin kiitos myös Marjatta Virkkuselle, joka ystävällisesti tarkasti käsikirjoituksen ennen painatusta.
Kirjallisuutta
Koski, Karl and Koski, Daniel (1980). Spectrolite, Finland's gem labradorite. Lapidary Journal 34, no. 7, s. 1476-1484.
Lahti, Seppo I. (1989). Värileikki leimahtaa. Tiede 2000, no. 5, s. 40-43.
Lahti, Seppo I. (1989). Spektroliitin värien synnystä. Geologi 41, s. 108-114.
Miura, Yasunori (1978). Color zoning in labradorescence. Mineralogical Journal (Japan) 9, s. 91-105.
Virkkunen, Marjatta (1980). Spektroliitin ABC. Kultaseppien lehti no. 5-6, s. 145-146.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti