Slovenský opál EarthCache

Ťažba opálov na Slovensku má v histórii silné miesto. V minulosti to boli práve Slanské vrchy, kde sa nachádzali najväčšie opálové bane na svete. Dnes sú najväčšie bane v Austrálii, Mexiku a Eritrei. Opálovým baniam je ale venovaná samostatná earthcache GC47ZKK. V tejto EC sa naučíme niečo o samotných opáloch, ich vzniku a výskyte.

Ku keške:

Na úvodných súradniciach sa pred Východoslovenským múzeom nachádza na zemi kus dreveného opálu. Vašou úlohou bude ale ísť do múzea na druhej strane cesty a prejsť si mineralogickú expozíciu, okrem iných krásnych kamienkov sa zamerať na opály a zodpovedať nasledujúce otázky:

1, Opíšte ako vzniká opál niekoľkými vetami (z listingu).

V múzeu vojdete dnu a pôjdete rovno, vstúpite do prvej miestnosti (1) vpravo kde sú vystavené rôzne horniny, zodpovedzte nasledujúce otázky:

2, V druhej miestnosti (2) nájdete drevené opály z Maďarska a zo Suchého. Porovnajte ich a napíšte mi rozdiely (farba, povrch). Je na exponátoch pozorovateľná pôvodná textúra dreva?

V nasledujúcej miestnosti (3) je množstvo opálov, v ďalších úlohách pohľadáte niektoré z nich a zodpoviete otázky:

3, V ďalšej miestnosti nájdite vzorky mliečnych, drahých opálov a hydrofánu. Všetky pochádzajú z Dubníka. Aké sú medzi nimi rozdiely (zamerajte sa hlavne na ich sfarbenie, čo je hodnotná vlastnosť opálov)? Aké farby pozorujete pri drahých opáloch? Aké pri iných druhoch opálov?

4, Čo (aký fyzikálny jav) spôsobuje opalizáciu (hru farieb) drahých opálov? Čo je iné z hľadiska vnútorného usporiadania (mikroštruktúry) obyčajných opálov, že pri nich hru farieb nepozorujeme?

5, Fotografia seba alebo osobného predmetu s opálom pred múzeom, prípadne inými opálmi poteší, no nie je povinnosťou. 

Všeobecná charakteristika opálov:

Jedná sa o amorfný minerál, ktorý tvorí chemicky hydratovaný oxid kremičitý, chemická zlúčenina s jednoduchým vzorcom: SiO₂·nH₂O. Jedná sa teda o obyčajný kremeň, v trochu neobyčajnom prevedení. Ako už napovedá jeho chemický vzorec, opál vzniká pri nízkych teplotách vo vode silno nasýtenej oxidom kremičitým, ktorý sa pomaly ukladá na podložie a tým vzniká amorfné skupenstvo. Teplota pri ktorej vznikal Slovenský opál je pod 50°C, zatiaľ čo pri niektorých ďalších opáloch sa teplota vzniku pohybovala aj vyššie, napr. pri Mexickom sa odhaduje cca. 190°C. Pri vyšších teplotách už nevzniká opál ale chalcedón, ktorý neviaže vodu a podľa teploty a mineralizácie má buď vrstvy alebo malé kryštáliky a zvyčajne svetlú modrú alebo fialkastú farbu. Niekedy sa vyskytujú aj iné farby v závislosti na prímesiach. Opál samotný má rôzne sfarbenie, vyskytuje sa hnedá, červená, žltá, biela, no najdrahšie opály sú mnohofarebné číre alebo čierne. Tvrdosť opálov sa pohybuje v rozmedzí od 5.5 do 6.5.

Ako opál vzniká?

Opál vzniká milióny rokov veľmi pomalým ukladaním oxidu kremičitého. Pri takto pomalom ukladaní vznikajú mikroskopické guľôčky oxidu kremičitého. Predpokladá sa, že rýchlosť ukladania je približne jeden centimeter hrúbky za päť miliónov rokov v hĺbke štyridsať metrov. Ak proces umožňuje, aby guľôčky dosiahli jednotnú veľkosť, potom sa začne vytvárať drahý opál. Pre drahý opál sa veľkosť gule pohybuje od približne 150 do 400 nanometrov, čo vytvára farebnú hru difrakciou vo viditeľnom svetle od 400 do 700 nanometrov. 

Každé opálové pole musí obsahovať určitú pórovitosť, aby poskytovalo miesto na opálové ukladanie. Vo vulkanických horninách a priľahlých prostrediach sa zdá, že opál vyplňuje iba škáry a trhliny, zatiaľ čo v sedimentárnych horninách existuje množstvo dutín vytvorených procesom zvetrávania. Vylúhovanie uhličitanu z balvanov, uzlín, mnohých fosílií, spolu s existujúcimi trhlinami, otvorenými stredmi železných kameňov a vodorovnými švami poskytujú nespočetné množstvo foriem vhodných na ukladanie sekundárnych minerálov, ako je opál.

Veľká časť opálového ukladania nie je vzácna a nevykazuje farebnú hru. Opálový oxid kremičitý nielenže vypĺňa uvedené väčšie dutiny, ale môže tiež vyplniť pórový priestor v sedimentoch veľkosti bahna a piesku, ktoré zlepujú zrná dohromady a vytvárajú jedinečné usadeniny, známe ako matrica, opálový pieskovec alebo tzn. „betón“.

Mnoho variantov druhov opálu závisí od mnohých faktorov. Predovšetkým podnebie poskytuje striedavé vlhké a suché obdobia, ktoré vytvárajú stúpajúcu alebo klesajúcu hladinu vody, ktorá koncentruje oxid kremičitý v roztoku. Samotný oxid kremičitý je tvorený buď sopečným pôvodom, alebo hlbokým zvetrávaním sedimentov z kriedových ílov, pričom vzniká oxid kremičitý aj biely kaolín, ktoré sa často vyskytujú v súvislosti s austrálskymi opálovými poľami. 

Opály pod mikroskopom:

Ako vzniká farba opálu?

Na rozdiel od iných drahokamov môžu opály zobraziť všetky farby dúhy v dúhovom a pohyblivom vzore červenej, zelenej, modrej, žltej, fialovej, aqua, ružovej a akejkoľvek inej farby, ktorú si dokážete predstaviť. Vzor a usporiadanie farby, ktorá je zobrazená v opále, môže mať mnoho krásnych foriem a pohyb farieb po povrchu kameňa je známy ako „hra farieb“.

Foto - Brazilsky opál, skromne prepožičané z Wikimedia commons od Daniela Mekisa (link)

Túto hru farieb spôsobuje difrakcia svetla. Rovnako ako hranol, ktorý môže lámať biele svetlo a vytvárať dúhový efekt, opály difrakujú biele svetlo prichádzajúce zhora a zobrazujú opálové farby. Aby sme pochopili, ako sa to deje, je nutné sa pozrieť na mikroskopickú štruktúru opálov.

Pri ukladaní opálov sa postupne vytvárajú vrstvy mikroskopických guličiek oxidu kremičitého. Gule sa tvoria preto, lebo častice oxidu kremičitého samovoľne prilnú k iným časticiam, ktoré sa tvoria okolo nej. Tieto gule majú veľkosť od 1.5 do 3.5 angstrômov (1 angstróm je 1 desaťmiliontina milimetra). 

Pretože sú sférické, medzi guľkami zostávajú malé medzery (rovnaké ako pri vložení guľôčok do nádoby). V týchto medzerách medzi naskladanými guľami zostáva roztok vody a oxidu kremičitého. Guličky v opále majú nielen pozoruhodne jednotnú veľkosť, ale sú zabalené v drahokamovej kvalite opálu aj vo veľmi pravidelnom usporiadaní. Práve tieto drobné guľôčky a medzery držia tajomstvo farby opálu.

Keď vlny bieleho svetla vstúpia na vrchol opálu, lámu sa a odrážajú sa okolo vnútri opálu cez všetky mikroskopické gule a medzery medzi guľkami. Keď svetlo prechádza guľami a medzerami, rozptyľuje sa (rozdeľuje sa). Opál, ako hranol, rozdeľuje biele svetlo na všetky farby spektra a svetlo sa nakoniec odrazí späť od vrcholu kameňa. V tomto okamihu získame do očí nádherné opálové farby. Opál je jediný známy drahokam, ktorý je schopný týmto spôsobom prirodzene rozptýliť svetlo.

Keď sa vrátime k teórii farebnej difrakcie, veľkosť a uhol, v ktorom je svetlo rozdelené, určuje produkovanú farbu. Malé gule vytvárajú opál iba modrej farby (najbežnejšia), zatiaľ čo väčšie gule vytvárajú červenú farbu (najvzácnejšia farba). Keď sú guľôčky vo vnútri opálu väčšie (priemer asi 3.5 angstromov), vytvorí sa červená alebo oranžová farba. Na druhom konci stupnice, s priemerom asi 1.5 angstrômov, je modrý koniec spektra ohnutý. Medzi týmito veľkosťami sa vyskytujú zvyšné farby dúhy.

Vzácnosť farieb (najbežnejšia až najmenej častá) je nasledovná: modrá, zelená, žltá, oranžová a červená. Opály, ktoré zobrazujú červenú farbu, môžu tiež zobrazovať všetky ostatné farby spektra.

Zatiaľ čo najvzácnejšie opály majú veľkosť guliek od 1.5 do 3.5 angsrômov, bežne sa vyskytujúce opály ktoré je možné nájsť v okolí majú veľkosť 4.44 až 3.11Å. Pri takto veľkých guľkách už nedochádza k hre farieb, a preto sa farba javí ako konštantná v závislosti na prímesiach. V prípade týchto opálov je často hydratácia podstatným faktorom farebnosti, pričom dehydrovaný opál (suchý) sa javí ako matný, nevýrazný. Naopak vlhký opál sa javí ako žiarivý a krásny. Takýto typ opálu sa nazýva hydrofán.

Pár ďalších typov opálov:

• mliečny opál (biely)  - je mliečne biely, nepriehľadný, presvitný iba pri okrajoch. 
• dendritický opál (machový, kríčkový) - biely a nepriehľadný, býva však prepletený sieťou jemných čiernych dedritov (oxidy, rsp. hydroxidy železa alebo mangánu)
• voskový opál - nepriehľadný, žlto-hnedý
• drevený opál - skamenelé drevo presýtené opálom má rôzne farby aj štruktúru podĺa prímesí
• hydrofán - označenie pre drahé opály, ktoré vznikli iba vulkanicky. Majú schopnosť absorbovať vodu. Vďaka tomu sa menia z nepriehľadného alevo polopriesvitného na úplne priesvitný alebo priehľadný. Niekedy vďaka absorbcii vody vynikne hra farieb (opalizácia). Ak opál vyschne, vracia sa do pôvodného stavu.
• Ďalšie druhy sú napr. tu.

English version:

Opal mining has a strong place in Slovak history. Slanske Hills was a place, where the biggest opal mines of the world were placed in the past. Today, the biggest opal mines are in Australia, Mexico and Eritra. EC GC47ZKK shows opal mines themself in area of Dubnik, about 30 kilometers away from Košice. In this EC we try to show you the opal itself and describe its structure, formation and nature.

How an opal is formed?

About the cache:

You can find wooden opal on the ground in front of the East Slovakian museum. Your task is to enter the museum on the other side of the road and explore the mineralogical exposition and besides other beautiful minerals, examine some opals inside. You will be then able to answer the following questions:

1, Describe how opal is created (from listing/resources).

Enter the museum and go straight. Find the first entrance to the right, enter the room (1) and in the second room (2) find answer to this question:

2, In the second room (2), you can find wooden opal from Hungary (Maďarsko) and from Suché and compare them (color, gloss, shape). Can you see the original wooden structure?

In the next room, you find multiple opals, find some of them to answer following questions:

3, In one of the showcases you can find milky opal, precious opal and hydrofan from Dubník. What is the difference between these minerals (especially color)? What colors can you see with precious opals and with other types?

4, What physical phenomenon causes the opalisation with precious opals? What is different with microstructure of precious opals and common opals that we can not see the color play. 

5, A photo of you with opal in front of the building or with any opal is welcome but not necessary.  

 ----------------------------------------------------------------------------------------------

Otváracie hodiny/Opening hours:
 

Vstupné/entrance fee:

Aktuálny cenník je dostupný tu.

Plán múzea (časť kde riešime EC)/Museum plan (where you can solve the EC)

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Zdroje informácií a obrázkov:

Nejaký vedeckejší článoček o tých našich kamienkoch :)

EN Wiki

SK Wiki