Strona główna | Linki | Katalog | Ogłoszenia | PTGEM | Subskrybcja | Ustaw startową | Do ulubionych | Poleć znajomym | Zaloguj się   
Gemmologia
Bursztyn
Gemmologia
Konserwacja
Nauka
Prawo
Prezentacje
Raporty
Relacje
Rzeczoznawstwo
Sylwetki
Technika
Technologie
Trendy
Wydarzenia

Aktualny numer
Szukaj w serwisie

Bursztyn i inne żywice kopalne świata. Bursztyn bałtycki - sukcynit
Barbara Kosmowska-Ceranowicz
Czytelnik "Polskiego Jubilera" ma prawo być zirytowany, że w cyklu traktującym o żywicach kopalnych, który rozpoczął się jesienią 1998 r. ("PJ" 3(4), 1998), nie pojawił się jeszcze artykuł o najważniejszej z żywic kopanych, jaką jest bursztyn bałtycki. Bursztyn bałtycki to temat rzeka i bardzo pasuje do niego znane powiedzenie "im więcej wiemy - tym mniej wiemy". Trudno pisać o nim krótko, aby czegoś nie przeoczyć, a już na pewno, aby się nie powtarzać. Ta właśnie trudność sprawiła, że tak długo odsuwany był w czasie.

 Nazwa
Sukcynit, albo inaczej bursztyn bałtycki, a według badacza bursztynu z Petersburga Światosława Sawkiewicza po prostu bursztyn, jest najlepiej znaną żywicą; ma najodleglejsze tradycje i najbogatszą literaturę sięgającą starożytności. Nazwa sukcynit po raz pierwszy została włączona do wykazów mineralogicznych przez Breithaupta w XIX wieku. Pochodzi od jednej z nazw bursztynu z dzieła Naturalis Historia rzymskiego pisarza Pliniusza Starszego (ok. 23-79), który imiona i nazwy podawał w wersji łacińskiej (chociaż powoływał się także na pisarzy greckich): "Nasi przodkowie wierzyli że bursztyn jest sokiem (sucus) drzewnym, nazywając go z tej przyczyny sucinum" (księga 37).

Rodowód
Sukcynitem jako tworzywem do wyrobu amuletów, a następnie ozdób zainteresował się już człowiek paleolitu. Z neolitu dobrze znane jest w Polsce wyjątkowe nagromadzenie warsztatów obróbki bursztynu w Niedźwiedziówce na Żuławach, gdzie bursztynnicy jednocześnie zaopatrywali się w surowiec. Znać jednak, a poznać to dwie bardzo różne sprawy. Sukcynit jest znany, ale jeszcze stale nie do końca poznany, mimo że jednoznacznie daje się go dziś identyfikować poprzez badanie wielokrotnie już cytowaną na łamach "PJ" metodą spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni (IRS).

Najbardziej dyskusyjny od lat pozostaje temat genezy sukcynitu - żywica jakiego drzewa przetworzyła się w bursztyn. Zestawiając niektórych tylko autorów, od starożytnych począwszy, i ich wskazania na macierzyste drzewa sukcynitu, łatwo przekonać się o złożoności problemu:
Pliniusz Starszy: sosna, cedr, topola (obserwacje)
Haczewski (1838): Abies bituminosa (obserwacje?)
Berendt (1845): sosna (badania botaniczne)
Goeppert i Berendt (1845): Pinites succinifer (badania botaniczne)
Menge (1858): Taxoxylum electrochyton (badania botaniczne)
Conwentz (1890): Pinus succinifera (Goeppert) Conwentz (badania botaniczne)
Kostyniuk (1960): nowozelandzka kauri (obserwacje botaniczne)
Schubert (1961): Pinus succinifera (Conw.) Schubert (badania botaniczne i chemiczne)
Czeczott (1961): różne gatunki drzew (literatura dotycząca inkluzji roślinnych)
Langenheim (1963): Agathis S. z rodziny araukarii (badania botaniczne)
Havercamp (1985): Agathis S. (badania fizyczno-chemiczne)
Katinas (1987): Cedrus atlantica L.(IRS)
Beck (1993): Agathis S. (badania fizyczno-chemiczne)
Anderson i Lepage (1995): Pseudolarix (badania botaniczne i fizyczno-chemiczne)

Klasyczne niemieckie dziewiętnastowieczne dzieła, oparte na badaniach botanicznych, które opisują macierzyste drzewa sukcynitu objęte wspólnym gatunkiem Pinus succinifera (Goeppert) Conwentz, 1890, najczęściej wymieniane w literaturze, nie znajdują dziś zwolenników. Brak również badaczy, którzy by podjęli rewizję tego złożonego gatunku.

Ogromnie obiecujące wydawało się 13 lat temu, na podstawie badań metodą spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni (IRS), wskazanie na gatunek Cedrus atlantica L.- drzew, które porastają dziś góry Atlas w północnej Afryce. Niestety wyniku tego, opublikowanego jedynie w gazecie moskiewskiej (1987) i zreferowanego na Międzynarodowym Spotkaniu Badaczy Bursztynu w Muzeum Ziemi w Warszawie w 1988 r., do dziś nie potwierdziły żadne badania paleobotaniczne. Brak takich badań pozostawia nawet najbardziej przekonywające wnioski genetyczne, uzyskane innymi metodami, w sferze przypuszczeń.

Oznaczenie gatunku macierzystego drzewa sukcynitu z wyspy Axel Heiberg w północnej Kanadzie na Pseudolarix wehri oparte na badaniach zarówno botanicznych, jak i fizyczno-chemicznych jest (zdaniem autorki) z punktu widzenia metodycznego najbliższe prawdy (Anderson, Lepage 1995). Sukcynit znaleziony na złożu pierwotnym wraz z organicznymi szczątkami macierzystego drzewa identyfikuje się metodą IRS, a szczątki organiczne poddane zostały badaniom botanicznym. Położenie geograficzne tego znaleziska jest bardziej porównywalne z obszarem Fennoskandii, która była w trzeciorzędzie rejonem rozwoju lasów bursztynodajnych dla złóż chłapowsko-sambijskich, niż z obszarem rozprzestrzenienia leśnych zbiorowisk z rodzajem Agathis.

Są autorzy upatrujący genezy sukcynitu zarówno na podstawie badań botanicznych, jak i fizyczno-chemicznych w drzewach z rodzaju Agathis z rodziny araukarii. Tak zwolennicy, jak i przeciwnicy rodzaju Agathis jako drzewa macierzystego bursztynu zdają sobie sprawę z tego, że drzewa z rodziny Araucariaceae są i były w trzeciorzędzie związane jedynie z półkulą południową, a bursztyn bałtycki ma swoją kolebkę na północy.

Za przyjęciem Agathis przemawiały badania polegające na usunięciu kwasu bursztynowego z sukcynitu, co dało produkt podobny do żywicy Agathis australis, i odwrotnie - żywica Agathis wzbogacona kwasem bursztynowym dała sukcynit. Za odrzuceniem wypowiedzieli się inni badacze, którzy uzyskanie takich wyników przypisują tylko podobieństwu struktury tych żywic.

Należałoby postawić badaczom pytanie, czy podobieństwo chemiczne żywic drzew z rodzin Araucariaceae i Pinaceae może być uzasadnione powinowactwem botanicznym tych dwóch rodzin. Ale na nie powinny odpowiedzieć badania inkluzji roślinnych, w tym również rewizje dotychczas oznaczonych gatunków. Wszelkie badania botaniczne, jako szczególnie trudne, niestety postępują bardzo wolno.

Na korzyść Agathis przemawiają również rozważania Sawkiewicza (1971), oparte być może na wyżej zacytowanej redukcji kwasu bursztynowego, które pozwoliły mu na ustawienie ciągu genetycznego w obrębie żywic: gedanit (żywica, której krzywa IR jest podobna do krzywej Agathis australis) - gedano-sukcynit - sukcynit.

Można w literaturze znaleźć również spekulacje dotyczące podobieństwa krzywych IR, między innymi krancytu i sukcynitu (Kosmowska-Ceranowicz 1999).

Przemiana żywicy w bursztyn
Nie wdając się w dyskusje, czy bursztyn jest minerałem (a jest), czy tylko substancją organiczną (jak w klasyfikacjach mineralogicznych) albo liptobiolitem żywiczno-woskowym (wg podręczników petrografii), należałoby do końca przebadać procesy, które przetworzyły ciekłą żywicę w bursztyn. Poczynając od składników żywic współczesnych, a kończąc na takich składnikach, jak kwasy, terpeny, sukcinoterpeny stwierdzone w bursztynie - można przedstawić za wielu autorami uproszczony proces przemiany żywicy w bursztyn (Kosmowska-Ceranowicz 1988), który tylko pozornie wydaje się prosty. Znamy jedynie schematy wskazujące na uchodzenie ze świeżej żywicy składników lotnych, czego wynikiem jest jej twardnienie, a także czasem powstanie porowatej albo pienistej struktury bursztynu nieprzezroczystego. Wiemy też o procesach izo- i polimeryzacji czy utleniania, a także o znaczącym udziale w tych procesach bakterii.

Duże znaczenie miało również środowisko. Produkcja żywicy przebiegała oczywiście w warunkach lądowych, udział bakterii związany był ze środowiskiem redukcyjnym (mokradła, gnijące rośliny). Ostateczny akt dla najwspanialszej z żywic - bursztynu - dokonywał się w warunkach morskich. Żywice, które do dziś znajdują się w warunkach lądowych, jak choćby żywice z osadów dolnego i środkowego eocenu Geiseltal w Niemczech, pozostały retynitami (bardzo upraszczając, są to żywice o zawartości kwasu bursztynowego od 0 do 3%).

Nauka jednak nie może znaleźć jednoznacznego modelu przemian chemicznych, które doprowadziły do powstawania bursztynu. Można jeszcze (nawet w najnowszej literaturze!) znaleźć wzór chemiczny bursztynu, który w XIX i w pierwszej połowie XX w. podawały prawie wszystkie podręczniki mineralogii. Dziś wobec odkrytych metodami fizykochemicznymi (chromatografii gazowej i spektrometrii masowej) co najmniej 70 związków chemicznych wchodzących w skład różnych żywic kopalnych wzór ten nie ma już racji bytu. W sukcynicie ze zbiorów paryskich stwierdzono obecność 34 związków (Stout i in. 1995). Duża ich liczba jest wynikiem złożonego procesu przemiany żywicy w bursztyn.

Własciwości sukcynitu
Georgius Agricola (De natura fossilium, 1546) jako pierwszy uzyskał kwas bursztynowy do dziś pozostający jednym z identyfikatorów sukcynitu. W XIX w. metodę tę stosował m.in. gdański przyrodnik Otto Helm.

Kwas bursztynowy występuje w bursztynie jako jeden z jego składników w ilości od 3 do 8%. Inne rodzaje żywic kopalnych nie zawierają go wcale albo poniżej 3%.

W procesie suchej destylacji bursztynu otrzymujemy trzy składniki:
- kwas bursztynowy w postaci krystalicznej,
- płynny olej bursztynowy,
- kalafonię w postaci stałej.

Inne parametry sukcynitu:
- skład elementarny: C 61-81%, H 8,5-11%, O około 15%, S do 0,5% (siarka jako składnik wtórny może występować w ilości od zera do kilku procent, np. w bursztynie ukraińskim jest jej nawet około 5%, chociaż w rejonie bałtyckim nie przekracza normy)
- twardość: 2,0-2,5 w skali Mohsa;
- mikrotwardość: 199-290 megapaskali (=19,9-29 kG/mm2);
- gęstość: 0,96-1,096 g/cm3;
- temperatura topnienia: 287-300°C (wg innych źródeł 300-380°C);
- temperatura mięknienia: 150-180oC;
- współczynnik załamania światła: 1,539-1,542;
- rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych: słaba (tab.1);
- elektryzacja: ujemna;
- reakcja na podgrzanie: czysty zapach żywiczny;
- reakcja na płomień: pali się kopcącym żółtym płomieniem;
- w świetle ultrafioletowym: niebieski;
- inkluzje: gazowe - kuliste lub owalne, organiczne (fauna i flora);
- zróżnicowanie struktury wewnętrznej: bogactwo odmian (barwa i stopień przezroczystości).

Badania chemiczne bursztynu są utrudnione jego słabą rozpuszczalnością. Analizowana może być tylko frakcja rozpuszczona, wobec czego uzyskiwane wyniki badań są tylko fragmentaryczne.

 

Jedna z metod badawczych
Jedną z wielu dziś stosowanych metod identyfikujących sukcynit jest spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni (IRS). Krzywa uzyskana jako wynik badania wskazuje na wielkość absorpcji monochromatycznego światła przechodzącego przez przygotowaną pastylkę bromku potasu (KBr) utartego z bursztynem. Kształt jej zmienia się ze zmianą długości fali określonej za pomocą liczby falowej w cm-1. Absorpcja jest związana z drganiem wiązań w grupach funkcyjnych (np. OH, CH, NO2,=CH2) cząsteczek związków organicznych wchodzących w skład bursztynu. Światło przechodzące jest wyrażone procentową wartością transmisji, która określa stosunek wiązki światła przechodzącego do padającego. Do badania wystarcza 1,5-2 mg bursztynu. Dla identyfikacji sukcynitu metoda IRS jest najtańszą i podstawową analizą badawczą.

Krzywa sukcynitu ma bardzo wyraźny odcinek diagnostyczny zwany ramieniem bałtyckim, który tworzy się z połączenia pasm o równej intensywności (=jednakowy procent transmisji) w przedziale 1200-1260 cm-1. Intensywność absorpcji jest także zależna od stopnia zwietrzenia bursztynu, ale ogólny kształt krzywej pozostaje niezmieniony (także dla bursztynu podgrzanego i prasowanego).

Postać występowania
Niech mi Czytelnicy wybaczą, że pozwolę sobie na może zbyt truistyczne przypomnienie: bursztyn nie ma postaci krystalograficznej - żywica, przetwarzając się w bursztyn, nie krystalizowała. Fakt ten jest zresztą koronnym argumentem dla tych, którzy twierdzą, że bursztyn nie jest minerałem.

Bursztyn nie występuje więc w postaci kryształu, ale nie występuje również w postaci bezkształtnych ani przypadkowych form. Naturalne formy bursztynu zależne były przede wszystkim od miejsca wycieku żywicy i formy szczeliny, w której się ona gromadziła. Zależą również od wielkości wycieku, którą warunkuje pora roku, rozległość skaleczenia, nasłonecznienie oraz wiek drzewa i stan jego zachowania (deska w płocie też jeszcze jakiś czas wydziela żywicę!).

Jeden z badaczy niemieckich w latach 30. w szczegółach omówił miejsca gromadzenia się żywicy w pniu drzewa, a graficzny obraz autorstwa badacza litewskiego Katinasa (1971), kolejno przez innych autorów uszczegóławiany, znaleźć można dziś w licznych publikacjach i prawie na wszystkich wystawach bursztynu. Model ten potwierdzają starannie dobierane kolekcje form naturalnych, niestety w zbiorach muzealnych bardzo rzadkie i jeszcze rzadziej (poza Polską) eksponowane na wystawach. Taką kolekcją była dawna kolekcja königsberska, a dziś jedną z niewielu jest kolekcja form naturalnych bursztynu w Muzeum Ziemi PAN w Warszawie prezentowana według prostego podziału na dwie grupy: - formy powstałe z żywicy wyciekającej z pnia i tworzącej różnego rodzaju na ogół nieduże nacieki zewnętrzne (sople i formy soplopodobne) lub różnej wielkości nabrzmienia (krople), niektóre bogate w odciski tej części pnia do której przylegały;
- formy powstałe w wyniku gromadzenia się żywicy w różnego rodzaju, kształtu i wielkości szczelinach wewnątrz pnia drzewa. W tej grupie zawarte są największe spotykane bryły bursztynu. Zapożyczając terminu z języka paleontologów, te formy możemy nazwać ośródkami szczelin powstałych w żywicujących drzewach. Kształt ich odtwarza w całości albo częściowo przestrzeń szczeliny. Wewnętrzna powierzchnia szczelin zapisała się przeróżnymi odciskami na zewnętrznej powierzchni brył bursztynu.

Z kształtów i wielkości brył możemy wnioskować, że macierzyste drzewa sukcynitu były duże i silnie żywicujące (tab.2).

 


[ drukuj ]


Źródło wiadomości:




Wydawca    Redakcja    Prenumerata    Reklama    Pomoc    Polityka prywatności    
Wszelkie prawa zastrzeżone.