2012/3



   Eesti Looduse
   fotovoistlus 2010




   AIANDUS.EE

Eesti Loodus
Maailma liivad EL 2012/3
Liivas peavad vastu vaid tugevaimad

Sarja esimeses osas jaanuarinumbris oli juttu liivast �ldiselt. Seekord vaatame t�psemalt, millest liiv koosneb, keskendudes olulisematele mineraalidele ja nendega seotud huvitavatele seikadele.

Maakeral on kokku leitud �le 4000 mineraali, neist umbes 200 v�i veidi alla selle loetakse olulisteks, st. enam levinud mineraalideks. Need on mineraalid, millest kivimid koosnevad. K�ik �lej��nud on kas haruldased v�i v�ga haruldased ega oma kivimite koostise kirjeldamisel t�htsust.
Mineraalidel on kindel v�i kindlates piirides muutuv keemiline koostis. Seega on mineraali tekke k�ige t�htsam tingimus see, kas keskkond suudab talle piisavas koguses pakkuda vajaminevaid keemilisi elemente. Enamik liivas leiduvaid mineraale on tekkinud maakoores, mis koosneb peaaegu t�ielikult vaid kaheksast keemilisest elemendist: hapnik, r�ni, alumiinium, raud, kaltsium, naatrium, kaalium ja magneesium.
�lej��nud elemendid h�lmavad maakoore massist kokku umbes �he protsendi. K�ige rohkem on hapnikku, talle j�rgneb r�ni. Seet�ttu kuulub hapnik peaaegu k�igi oluliste mineraalide struktuuri. Umbes 90 protsenti maakoort moodustavatest mineraalidest sisaldab nii r�ni kui ka hapnikku.
V�ga v�he on neid olulisi mineraale, mis ei sisalda �htegi �lalmainitud kaheksast keemilisest elemendist. Nende hulka kuuluvad n�iteks m�ned �hest elemendist koosnevad mineraalid, nagu kuld ja teemant, v�i siis mitu maavarana t�htsat sulfiidset maakmineraali (v��vli ja �he v�i mitme metalli �hendid). Need aga ei h�lma koguseliselt maakoorest m�rkimisv��rset osa ega ole seega ka peamised mineraalid, millega liiva uurides kokku puutume.
Kui need elemendid on niiv�rd levinud, peaks eeldatavasti leiduma k�llaldaselt mineraale, mis sisaldavad k�iki kaheksat. T�epoolest, paljude silikaatsete ehk r�ni ja hapniku �hendit sisaldavate mineraalide kristallide koostises on nad k�ik olemas, kuid peamiselt asendumiste t�ttu.
Raud ja magneesium on elemendid, mis v�tavad hea meelega �le �ksteise koha kristallstruktuuris (mineraalid on alati kristallilised tahked ained). Samamoodi k�ituvad ka naatrium ja kaalium ning alumiinium ja r�ni. Peamiselt seet�ttu, et nende elemendipaaride ioonid on peaaegu �hesuurused ning sobituvad seega senisesse kristallstruktuuri.
M�nede mineraalide puhul on asendumine v�ga ulatuslik, n�iteks oliviini kristallis saavad raud ja magneesium teineteist igas vahekorras asendada. Seet�ttu v�ibki �elda, et mineraalide keemiline koostis on kas kindel v�i muutub asendumiste t�ttu kindlates piirides. Paljudel juhtudel on aga asendumine piiratud, sest n�iteks mineraali kristallstruktuur talub konkreetset elementi vaid teatud m��ral, muidu laguneb koost. Nii juhtub sageli p�evakividega.

Kaheksa elementi k��nekivis. On v�hemalt �ks mineraal, t�psemalt k�ll mineraalir�hm, mille keemiline valem sisaldab k�iki kaheksat olulist elementi. See mineraal on k��nekivi. Muu hulgas on k��nekivi huvitav oma nime poolest. Ilmselt on see kivi nime saanud tugeva l�ike t�ttu: k��nekivi peegeldab h�sti valgust, pareminigi kui k��ned. Siiski pole see t�en�oliselt eestlaste omakeelne nimi, vaid pigem saksakeelse Hornblende�i ligil�hedane vaste. Kahjuks pole mineraalidel olnud eestlaste elus kuigi m��ravat kohta: omakeelse nimega on nad mulle teadaolevalt austanud peale k��nekivi veel vaid p�evakivi.
K��nekivi on kindlasti k�ik n�inud. Selle mineraali silmaga n�htavad ja k�ega katsutavad terad on enamasti musta v�rvi ning talle on iseloomulik tugev l�ige. Mustad liivaterad Eesti rannaliivas on sageli k��nekivi kristallid. Enamik musta v�rvi r�ndkive koosneb samuti suurel m��ral sellest mineraalist. Rahvasuus on see k��tlevate k��nekivikristallidega kivi tuntud ka varesekivina.
K��nekivi kuulub suurde silikaatsete mineraalide r�hma, mida nimetatakse amfiboolideks. K��nekivi on selle r�hma olulisim liige ennek�ike suure leviku t�ttu.
Kui paljude mineraalide, eriti oksiidide keemiline koostis on v�ga lihtne, siis amfiboolide koostis on selle vastand. Nende koostis on paljude asendumiste t�ttu erakordselt kompleksne. Isegi mineraloogide jaoks pole see teema veel �heselt selge. Amfiboolide klassifikatsiooni t�psustati viimati m�ned aastad tagasi ning see ei pruugi j��da viimaseks paranduseks.

P�evakivi on k��nekivist veelgi laiema levikuga. P�evakividest koosneb �le poole maakoorest. Seega on loogiline arvata, et nad koosnevad �ksnes �ldlevinud elementidest ilma eksootiliste lisanditeta. T�epoolest, p�evakivid koosnevadki ainult kuuest p�hielemendist, puuduvad vaid raud ja magneesium. Tegelikult looduses p�ris puhtaid aineid ei leidu, kuid mineraalide kirjeldamisel on otstarbekas neid nii k�sitleda.
Ka p�evakivi �ratundmisega ei teki enamasti raskusi. See mineraal annab roosaka v�rvuse n�iteks graniidile. Samas ei ole p�evakivid tingimata roosad. �igupoolest pole see �ldse selle mineraali enda v�rvus. Roosa v�rvuse annab p�evakivile �ks teine mineraal, v�ga peenekristalliline hajutatult kristallides esinev hematiit. V�ib isegi �elda, et p�evakivil polegi enda v�rvust. T�iesti puhta kristallina oleks ta samamoodi kui kvarts ja paljud teised mineraalid l�bipaistev.
Seep�rast on geoloogiatudengeid m�nikord manitsetud, et nad ei p��raks mineraale m��rates v�rvusele �leliia t�helepanu, sest see on v�ga eksitav tunnus. T�tt-�elda on v�rvus siiski v�ga hea m��ramistunnus, aga �ldjuhul vaid siis, kui mineraal sisaldab teatud keemilisi elemente: titaani, vanaadiumi, kroomi, mangaani, rauda, koobaltit, niklit ja vaske. Miks just need elemendid mineraale v�rvivad, on raske paari lausega arusaadavalt seletada.
L�hidalt on p�hjus selles, et nende elementide v�lisel elektronorbitaalil on paardumata elektronid, mis neelavad teatud kindla lainepikkusega valguskiirgust. Sestap on mineraali pinnalt tagasi peegelduv v�i seda l�biv valgus vastava spektriosa v�rra vaesem ning seet�ttu iseloomulikult v�rvunud.
P�evakivid ja kvarts �lalmainitud elemente ei sisalda, seega ei ole neil eriomast v�rvust. V�rvust andvatest elementidest k�ige levinum on raud, mis v�rvib mineraale alati tumedamaks, sageli p�ris mustaks. K��nekivi on tumedat v�rvi just seet�ttu, et sisaldab kindlasti rauda. Tihti annavad �lalmainitud elemendid mineraalidele v�rvuse isegi siis, kui neid leidub kristallstruktuuris juhuslikult ning ��rmiselt v�hesel m��ral. N�iteks amet�st on violetne kvarts, millele annab v�rvuse v�ga v�ike kogus rauda.

Vastupidavad kvarts ja tsirkoon. Liiv on v�ga karm keskkond, kus pikalt suudavad kesta vaid k�ige k�vemad. Kvarts on liiva p�himineraal: ta on v�ga vastupidav nii keemilisele r�nnakule � ei reageeri vihmavees lahustunud hapetega � kui ka f��silisele toimele: on k�vem kui enamik teisi mineraale.
Sitkeid mineraale on liivas veelgi, n�iteks rutiil ja tsirkoon, kuid nad pole maakoores kaugeltki nii levinud kui kvarts. Seet�ttu koosneb liiv vaid �ksikutes kohtades suurel m��ral neist mineraalidest ning �sna t�en�oliselt on seda asutud seal maavarana kaevandama.
Tsirkoon (ZrSiO4) on mitmeti huvitav mineraal. Ta on unikaalne maare, sest teda kaevandatakse mitmel eesm�rgil. Esiteks on ta peamine tsirkooniumi allikas, kuid sisaldab enamasti v�hemal m��ral ka hafniumi ja haruldasi muldmetalle. Neil metallidel on palju k�rgtehnoloogilisi rakendusi, muu hulgas kasutatakse tsirkooniumi kosmosetehnoloogias ja tuumareaktorites. Suure kuumakindluse ja keemilise vastupidavuse t�ttu on ka tsirkoonil endal t��stuslikke rakendusi.
Tsirkoon iseenesest ei ole �ldse haruldane mineraal, teda leidub paljudes kivimites ning liivas on ta v�ga tavaline. Ka Eesti liivarannad sisaldavad rohkelt tsirkooniteri. Tsirkooni erip�ra on �ldjuhul v�ga v�ikesed kristallid, mis palja silmaga vaadates n�ivad vaid tolmuteradena. Seet�ttu on suuremad tsirkoonikristallid hinnatud v��riskivid.
Tsirkoonikristallide v�iksuse p�hjus on keemiline koostis. Tsirkoonium on �sna haruldane element, kuid tsirkooni tekkeks v�ltimatult vajalik. Tsirkoon kristalliseerub magmast, mis sisaldab tsirkooniumi hajutatult, n�nda saab see mineraal kristalliseeruda samal ajal paljudes kohtades. Suured kristallid ei saa aga tekkida seep�rast, et materjali ei ole piisavalt.
Erakordselt t�htis on tsirkoon ka geoloogidele. Nimelt on selles mineraalis osa tsirkooniumist asendunud uraaniga, mis teatavasti on radioaktiivne ja laguneb t�pselt teada oleva kiirusega kergemateks osakesteks. See asjaolu v�imaldab m��rata kivimite vanust, mille koostisest on eraldatud uuritav tsirkoonitera. T�psemalt saab nii k�ll m��rata tsirkoonikristalli enda vanust. Kivim, milles teda leidub, v�ib olla ka palju noorem, sest tsirkoon on v�ga vastupidav mineraal ja v�ib oma eluea jooksul kuuluda mitme kivimi koostisse.
Vanimad leitud Maa mineraalid ongi tsirkoonikristallid vanusega 4,40 miljardit aastat. See ei j�� palju maha Maa enda vanusest � 4,54 miljardit aastat.
Samal p�hjusel leidub v�ikeste kristallidena veel �ht v�he tuntud mineraali monatsiiti, mis sisaldab rohkelt mitmesuguseid haruldasi muldmetalle. Need on keemilised elemendid, mille tootmine on peaaegu t�ielikult kujunenud hiinlaste eraasjaks; nii hoitakse �lej��nud maailma oma l�a otsas. Peamine survemeetod on piirata eksporti, mille abil �ritatakse k�rgtehnoloogilist haruldasi muldmetalle kasutavat tootmist Hiinasse meelitada.
Peale Hiina toodetakse haruldasi muldmetalle ka Eestis, peamiselt tseeriumit, lantaani, neod��mi ja praseod��mi, kuigi mitte monatsiidist. Monatsiiti kaevandataksegi p�hiliselt liivast ja seda leidub mandrilistes liivades: peaaegu igal pool, v�lja arvatud keset ookeane asuvad vulkaanilised saared.

Oksiidid liivas. Peale monatsiidi on k�ik teised seni pikemalt kirjeldatud mineraalid silikaadid, kuid paljud liivas k�tketud maavarad on oksiidid. Siia hulka kuuluvad mineraalid, mida nimetatakse spinellideks. �Spinell� on mitmet�henduslik termin. Selle all v�idakse m�ista spinelli kui mineraali v�i mineraalir�hma.
Spinelli mineraalir�hma kuuluvad ka magnetiit ja kromiit. See v�ib tekitada segadust, et �hte patta on pandud ilus ja mitmesugustes v�rvitoonides spinell ning magnetiit, mis on t�iesti l�bipaistmatu ja pealegi magnetiline: need n�ivad olevat t�iesti erinevad mineraalid.
Ent erinevalt gemmoloogiast ehk v��riskivi�petusest ei klassifitseerita mineraloogias mineraale v�limuse j�rgi. M��rav on struktuur, t�psem liigitus p�hineb aga keemilisel koostisel. Struktuuri poolest on k�ik spinelli r�hma mineraalid sarnased. V�rvuse erinevus tuleneb sellest, et spinell (MgAl2O4) ei sisalda v�rvi andvaid keemilisi elemente, k�ll aga sisaldavad neid magnetiit (Fe3O4) ja kromiit (FeCr2O4).
Neist kolmest k�ige levinum mineraal liivas on kindlasti magnetiit. Seda mineraali on lihtne �ra tunda, piisab p�simagneti kasutamisest: kui liiv sisaldab magnetiiti, t�mbuvad selle pisikesed terad magneti k�lge. Ka magnetiiti leidub liiva sees palju v�iksemate teradena kui n�iteks kvartsi.
P�hjus on antud juhul selles, et m�rksa suurema tihedusega magnetiidi kristallid settivad n�iteks j�eveest v�lja koos kogukamate kvartsiteradega, aga niisama suured kvartsiterad kanduvad edasi. Sama efekt on t�heldatav ka teiste maakmineraalide puhul. Mida tihedam mineraal, seda v�iksemate teradena teda �ldjuhul liivas leidub.

Olulisi oksiidseid mineraale on liivas veel mitu. Hematiit ja g�tiit on neist ilmselt k�ige laiema levikuga, kuid nende puhul on huvitav see, et erinevalt teistest levinud liivamineraalidest ei ole nad enamasti p�rit otse moonde- ega tardkivimitest, vaid on pigem teiste rauda sisaldavate mineraalide murenemissaadused. N�iteks �lalkirjeldatud amfiboolid eesotsas k��nekiviga ei ole liivas eriti vastupidavad ning l�petavad oma eksistentsi sageli peene hematiidi ja g�tiidipuruna.
Ka Eesti liivakivid on punakat v�rvi just seet�ttu, et sisaldavad hematiiti, mis katab �hukese pigmendikihina kvartsi- ja p�evakivi terasid. Sellest v�ib j�reldada, et kunagi sisaldas liiv, millest need liivakivid on tekkinud, ka ebastabiilsemaid mineraale.

Artiklis mainitud mineraalidest ning nende �ratundmise meetoditest on pikemalt juttu minu ingliskeelses geoloogiablogis www.sandatlas.org. Piltidel olevad liivaterad on v�lja nopitud minu kollektsiooni kuuluvatest liivadest.

Siim Sepp (1982) on Tartu �likooli geoloogiamagistrant. Liiva kogunud alates 2009. aastast.



Siim Sepp (lingi kaudu leiad veel infot)
28/11/2012
26/11/2012
05/10/2012
09/07/2012
26/06/2012
26/06/2012
22/05/2012

Mis see on?
E-posti aadress:
Liitun:Lahkun: 
Serverit teenindab EENet