Een Fins Geheim in Amsterdam: Rapakivi 🪨✨ EarthCache

Rapakivi-graniet

Rapakivi is een soort graniet dat is ontstaan uit diep magma (rotsachtig materiaal dat diep onder het aardoppervlak gesmolten is). Deze steensoort is vooral bekend uit Finland, waar het deel uitmaakt van de zogenaamde rapakivi-batholieten – enorme rotsformaties die ongeveer 1,6 miljard jaar geleden diep in de aardkorst zijn ontstaan.

Vanuit petrologisch oogpunt (gezien vanuit de wetenschap die gesteenten bestudeert – petrologie) is het een graniet dat rijk is aan het mineraal orthoklaas, plagioklaas, kwarts en bijmengingen van mineralen zoals biotiet of muscoviet. Wat Rapakivi echter onderscheidt van andere granieten is de textuur, dat wil zeggen de rangschikking en grootte van de afzonderlijke mineralen in het gesteente.

Rapakivi-textuur

Het belangrijkste onderscheidende kenmerk van Rapakivi-graniet is de Rapakivi-textuur. Deze term verwijst naar het karakteristieke uiterlijk van het gesteente, dat met het blote oog zichtbaar is. Het wordt voornamelijk gekenmerkt door grote ovale kristallen van het mineraal orthoklaas, die opvallen door hun grootte, vaak 0,5 tot 3 cm, en dunne mantels van het mineraal plagioklaas die de orthoklaaskristallen omhullen.

Deze grote kristallen zijn ingebed in een fijnere matrix van kleinere mineralen. Het uiterlijk van het gesteente is daardoor zeer onderscheidend en lijkt op ovale “ogen” in de steen.

In het geval van Rapakivi is de rangschikking van de kristallen niet willekeurig, maar het resultaat van de complexe ontwikkeling van het gesteente tijdens het afkoelen. Veranderingen in de chemische samenstelling van het materiaal en de kristallisatieomstandigheden (het proces waarbij vaste kristallen worden gevormd uit gesmolten gesteente) leidden tot de groei van plagioklaas rond de orthoklaas.

Deze textuur is uniek en diagnostisch (een duidelijk herkenbaar kenmerk dat geologen gebruiken om het gesteente te identificeren), waardoor Rapakivi gemakkelijk te herkennen is.

Reactieve randen en zonering

Een van de meest interessante kenmerken van Rapakivi-graniet zijn reactieranden, smalle lichtgekleurde banden van mineralen rondom donkerdere kristallen. In dit geval is het het mineraal plagioklaas dat een rand vormt rondom kristallen van het mineraal orthoklaas. Dit fenomeen is het gevolg van een verandering in de chemische samenstelling van het magma tijdens de kristallisatie.

Wanneer magma langzaam afkoelt, beginnen eerst kristallen van het mineraal orthoklaas zich te vormen. Als de verhoudingen van de elementen in het magma echter plotseling veranderen (bijvoorbeeld door een temperatuurdaling of toevoeging van meer calcium of natrium), begint een ander mineraal, plagioklaas, uit te slaan op het oppervlak van het oorspronkelijke kristal van het mineraal orthoklaas. Hierdoor ontstaat een reactierand die het oorspronkelijke kristal letterlijk als een schaal omhult.

Dit fenomeen wordt zonering genoemd. In dit geval gaat het om zonering tussen twee verschillende mineralen. Het is een belangrijke aanwijzing voor geologen omdat het wijst op de instabiliteit van de kristallisatieomgeving (een instabiele kristallisatieomgeving betekent dat omstandigheden zoals temperatuur of chemische samenstelling veranderen tijdens de kristalgroei, waardoor het ene mineraal randen rond het andere mineraal vormt). Zonering komt veel voor in stollingsgesteenten, maar in Rapakivi is het bijzonder uitgesproken en gemakkelijk waarneembaar zonder microscoop.

Deze reactie geeft het gesteente zijn karakteristieke uiterlijk en vertelt in feite het verhaal van zijn ontstaan.

Kristallisatie en textuur

De textuur van gesteente wordt bepaald door de grootte, vorm en onderlinge rangschikking van kristallen. Rapakivi is een voorbeeld van een porfierachtige textuur, wat betekent dat er grote kristallen in het gesteente aanwezig zijn, in een fijnkorrelige grondmassa.

Kristallen van het mineraal orthoklaas waren de eerste die zich vormden in een diepe omgeving tijdens langzame afkoeling. In de volgende fase, toen het magma sneller afkoelde of van samenstelling veranderde, werden een fijnkorrelige matrix en plagioklaasranden gevormd. Het resultaat is een textuur met contrasterende groottes en kleuren die niet voorkomen in gewone granieten.

De textuur onthult niet alleen de temperatuuromstandigheden, maar ook de afkoelsnelheid en de chemische samenstelling van het magma.

Vragen

Om deze EarthCache-vondst te loggen, moet je de antwoorden op de volgende vragen en taken sturen via bericht of e-mail.

1) Op grote ovale orthoklaaskristallen kun je een dunne rand zien. Van welk mineraal is deze rand gemaakt? Leg uit waarom je dat denkt.

2) Bekijk de overgang tussen het orthoklaaskristal en de rand ervan. Hoe kun je zien dat deze rand is ontstaan door een reactieproces? Beschrijf dit kort.

3a) Zoek ter plaatse een kristal waarvan de reactierand is onderbroken of beschadigd. Maak er een foto van en voeg deze toe aan je antwoorden.
3b) Wat zegt zo'n onderbroken of beschadigde rand over de omstandigheden tijdens de kristallisatie?

4) Plaats een foto bij je log waaruit duidelijk blijkt dat jij ter plekke bent geweest. Voor ieder team dat logt is een individuele foto verplicht! (groepsfoto's worden dus niet geaccepteerd!)

Log de EarthCache na het verzenden van het antwoorden de bij vraag 3a behorende foto (deze dus niet in de log plaatsen)

Logs zonder (juiste) antwoorden en/of juiste foto van vraag 4 worden zonder waarschuwing verwijderd.

Rapakivi granite

Rapakivi is a type of granite that originated from deep magma (molten rock located deep beneath the Earth’s surface). This rock is best known from Finland, where it forms part of the so-called rapakivi batholiths – huge bodies formed deep in the Earth's crust approximately 1.6 billion years ago.

From a petrological point of view (from the perspective of petrology – the science of studying rocks), it is a granite rich in the mineral orthoclase, plagioclase, quartz, and admixtures of minerals such as biotite or muscovite. However, what distinguishes Rapakivi from other granites is its texture, the arrangement and size of individual minerals in the rock.

Rapakivi texture

The most important distinguishing feature of Rapakivi granite is its Rapakivi texture. This term refers to the characteristic appearance of the rock, which is visible to the naked eye. It is characterized primarily by large oval crystals of the mineral orthoclase, which stand out for their size, often 0.5 to 3 cm, and thin mantles of the mineral plagioclase that envelop the orthoclase crystals.

These large crystals are set in a finer matrix of smaller minerals. The appearance of the rock is thus very distinctive, resembling oval "eyes" in the stone.

In the case of Rapakivi, the arrangement of the crystals is not random, but the result of the complex development of the rock during its cooling. Changes in the chemical composition of the melt and crystallization conditions (the process where solid crystals form from molten rock) led to the growth of plagioclase around the orthoclase.

This texture is unique and diagnostic (a clearly recognizable feature that geologists use to identify the rock), making Rapakivi easy to recognize.

Reaction edges and zoning

One of the most interesting features of Rapakivi granite are reaction rims, which are narrow light-colored bands of mineral surrounding darker crystals. In this case, it is the mineral plagioclase that forms a rim around crystals of the mineral orthoclase. This phenomenon is the result of a change in the chemical composition of the magma during crystallization.

When magma cools slowly, crystals of the mineral orthoclase begin to form first. However, if the proportions of elements in the magma suddenly change (e.g., the temperature drops or more calcium or sodium is added), another mineral, plagioclase, begins to precipitate on the surface of the original crystal of the mineral orthoclase. This creates a reaction rim that literally envelops the original crystal like a shell.

This phenomenon is called zoning. In this case, it is zoning between two different minerals.

It is an important clue for geologists because it indicates the instability of the crystallization environment (an unstable crystallization environment means that conditions like temperature or chemical composition change during crystal growth, causing one mineral to grow rims around another).

Zoning is common in igneous rocks, but in Rapakivi it is particularly pronounced and easily observable without a microscope.

This reaction gives the rock its characteristic appearance and essentially tells the story of its formation.

Crystallization and texture

The texture of rock is determined by the size, shape, and mutual arrangement of crystals. Rapakivi is an example of a porphyritic texture, which means that large crystals are present in the rock, in a fine-grained groundmass.

Crystals of the mineral orthoclase crystals were the first to form in a deep environment during slow cooling. In the next phase, when the magma cooled more quickly or changed composition, a fine-grained matrix and plagioclase rims were formed. The result is a texture with contrasting sizes and colors that is not found in common granites.

The texture reveals not only the temperature conditions, but also the cooling rate and chemistry of the magma.

Questions

In order to log a find of this EarthCache, you must send me the answers to the following questions and tasks in message centre or by email.

1) You can see a thin rim on large oval of orthoclase crystals. What mineral is this rim made of? Explain why you think so.

2) Examine the transition between the orthoclase crystal and its rim. How can you tell that this rim was formed by a reaction process? Describe briefly.

3a) Find a crystal on site whose reaction rim is broken or damaged. Take a photo of it and attach the photo to your answers.
3b) What does such a broken or damaged rim tell us about the conditions during crystallization?

4) Add a photo to your log that clearly shows you were there. Each team that logs must submit an individual photo! (Group photos will not be accepted!)

Log EarthCache after sending answers and the picture of question 3a (do not add this picture to your log!).

Logs without (correct) answers and/or the correct photo of question 4 will be deleted without warning.