looduskalender.ee

Tekst: Jaak Kikas, TÜ Füüsika Instituut

Fotod: Jaak Kikas ja Wikimedia

 

Ameerika Lääs. Uncompahgre Ute suguharu indiaanlased on kogunenud oma öisele rituaalile. Meid huvitab nende tegevusest üks detail: meeste käes olevatest õhukesest pühvlinahast kõristitest kumab raputamise taktis läbi valgust. Kust see tuleb? Tegemist on triboluminestsentsiga: valgus tekib kõristites olevate kvartsitükikeste omavahelise põrkumise-hõõrdumise tagajärjel (tribo- = hõõrde-). Küllap on Ute indiaanlaste rituaal selle ebatavalise nähtuse ainus praktiline rakendus (Või kui praktiliseks saab sedagi vaimude soosingu saavutamisele suunatud tegevust lugeda?). Kvartsil aga on olnud ja on ka tänapäeval palju olulisemaid kasutusi, millest allpool.

 

 

Oma struktuurilt on kvarts kristalne ränidioksiid, SiO₂. Looduses on see üks levinumaid mineraale (kvartsliiv!), mis esineb paljude erimitena. Suurekristalne värvitu kvarts on tuntud mäekristalli nime all, suurimate looduslike kvartsikristallide mõõtmed võivad küündida mitmete meetriteni ja kaal sadadesse kilogrammidesse. Triboluminestsents on omane piimjale kvartsile. Kvartsikristalle on õpitud edukalt ka kunstlikult kasvatama.

 

 

Kvartsi on inimkond tundnud ja kasutanud juba iidsetetest aegadest peal. Kvartsmineraalid olid levinud materjaliks töö-, jahi- ja sõjariistade valmistamisel kiviajal, seda ka Eestis. Ühe sellise “kivitöökoja” vanusega ca 7000 aastat avastasid arheoloogid 2004. aastal Võrumaal Misso lähistel Siksälä Kerikumäel.

 

 

 

Kvartsist on kasu mitte ainult sekundimiljondike vaid ka aastatuhandete mõõtmisel. Lihtsas efektses katses saate vastavat nähtust ka ise vaadelda. Selleks on vaid vaja kusagil pimedas ruumis ajada pliit nii kuumaks, et pimedusega harjunud silmad ehk juba õige nõrka punast kuma aimama hakkavad. Ning vistata siis pliidile näpuotsatäis liiva. Mõne hetke pärast sirab pliidiraualt teile nagu tähistaevas vastu – iga liivatera “süttib” viivuks ja kustub siis. See on termoluminestsents. Looduslikul radioaktiivsel lagunemisel vabanevad kõrge energiaga osakesed lõhuvad ajapikku kvartsi kristallstruktuuri, tekitades sellesse defekte. See on salvestunud energia, mis võib vabaneda valgusena kristalli kuumutamisel. Kuumutamine kõrvaldab defektid ja nullib termoluminestsentskella, mis hakkab ennast aja jooksul siis uuesti “üles laadima”. Seega mõõdab termoluminestsentsi intensiivsus aega kristalli viimasest kuumutamisest. Selleks võis näiteks olla keraamika põletamine, mis annab arheoloogidele võimaluse keraamika vanuse määramiseks. Kella võib nullida ka pikem viibimine päikesevalguse käes – asjaolu, mis huvitab jõesetetega tegelevaid geolooge. (Seetõttu peaks ka ülalkirjeldatud katses kasutatav liiv pärinema kusagilt valguse eest varjatud olnud kohast.)

 

Kvartsi struktuuris võivad säiluda mälestused ka palju kaugematest ja võimsamatest sündmustest – hiidmeteoriidi langemisega kaasnev lööklaine (ülikõrge rõhk) jätab kvartsikristalli spetsiifilised jäljed, mida saab mikroskoopiliste uuringutega avastada. Selliselt deformeerunud kvartsiterakesi leitakse üle kogu maailma maakoorekihis, mis on rikas ka haruldasest elemendist iriidumist. Need kaks asjaolu koos viitavad 65 miljonit aastat tagasi Yucatani poolsaart tabanud iriidiumirikkale hiidmeteoriidile, mis jättis endast järele 180 km läbimõõduga Chicxulub kraatri (Vt Google Maps).Milline oli selle sündmuse panus dinosauruste väljasuremisse, on jätkuvate teaduslike vaidluste objektiks. Aga kõige hilisem löökdeformeeritud kvarts on juba inimeste kätetöö. 1962. aastal korraldati Nevada katsepolügonil pinnalähedane tuumakatsetus, mis on tuntud Storax Sedani nime all (Vt Google Maps). See oli enim keskkonda saastanud tuumakatsetus Ühendriikides ning katsetuse paigast on avastatud ka kvartsi löökmetamorfe.