Krzemień - Flint

Krzemień
Skała osadowa
Próbka krzemienia Miorcani
Próbkę Miorcani krzemień z cenomański kredowej warstwy margla w mołdowskiego płaskowyż (około 7,5 cm)

Krzemień to osadowa kryptokrystaliczna forma kwarcu mineralnego , sklasyfikowana jako odmiana chert występująca w kredzie lub wapieniu marglistym. Flint był powszechnie używany w przeszłości do wyrobu narzędzi kamiennych i rozpalania pożarów.

Występuje głównie w postaci guzków i mas w skałach osadowych, takich jak kredy i wapienie . Wewnątrz guzka krzemień ma zwykle kolor ciemnoszary, czarny, zielony, biały lub brązowy i często ma szklisty lub woskowaty wygląd. Cienka warstwa na zewnętrznej stronie guzków ma zwykle inny kolor, zazwyczaj jest biała i ma szorstką teksturę. Guzki często można znaleźć wzdłuż strumieni i plaż .

Krzemień łamie się i odpryskuje na kawałki o ostrych krawędziach, dzięki czemu jest przydatny do ostrzy noży i innych narzędzi tnących. Stosowanie krzemienia do wyrobu narzędzi kamiennych sięga setek tysięcy lat, a ekstremalna trwałość krzemienia umożliwiła dokładne datowanie jego użycia na ten czas. Krzemień jest jednym z podstawowych materiałów używanych do określenia epoki kamienia .

W epoce kamienia dostęp do krzemienia był tak ważny dla przetrwania, że ​​ludzie podróżowali lub handlowali, aby zdobyć krzemień. Flint Ridge w Ohio było ważnym źródłem krzemienia, a rdzenni Amerykanie wydobywali go z setek kamieniołomów wzdłuż grzbietu. Ten „Ohio Flint” był sprzedawany we wschodnich Stanach Zjednoczonych i został znaleziony tak daleko na zachód, jak Góry Skaliste i na południe wokół Zatoki Meksykańskiej .

Po uderzeniu w stal krzemień wytworzy wystarczającą ilość iskier, aby zapalić ogień za pomocą odpowiedniej podpałki lub prochu strzelniczego używanego w broni. Chociaż został zastąpiony w tych zastosowaniach przez różne procesy ( nasadka perkusyjna ) lub materiały ( ferrocerium ), „krzemień” użyczył swojej nazwy jako ogólnego określenia podpalacza .

Początek

Silifikowane szczątki alg i pseudomorfu krzemionki po halicie w krzemieniu. Pebble of Loire w pobliżu Marcigny, Francja. Szerokość obrazu: około 5 mm.

Dokładny sposób powstawania krzemienia nie jest jeszcze jasny, uważa się jednak, że powstaje on w wyniku zmian chemicznych w sprężonych formacjach skał osadowych podczas procesu diagenezy . Jedna z hipotez głosi, że galaretowaty materiał wypełnia ubytki w osadzie, takie jak dziury wydrążone przez skorupiaki lub mięczaki, i że ulega on zakrzemowaniu . Hipoteza ta z pewnością wyjaśnia złożone kształty znalezionych guzków krzemiennych. Źródłem rozpuszczonej krzemionki w ośrodkach porowatych mogą być kolce gąbek krzemionkowych ( demosponge ). Niektóre rodzaje krzemienia, takie jak ten z południowego wybrzeża Anglii, zawierają uwięzioną skamieniałą florę morską. Wewnątrz krzemienia znaleziono fragmenty koralowców i roślinności, podobnie jak części owadów i roślin w bursztynie . Cienkie plasterki kamienia często ujawniają ten efekt.

Żwirowa plaża składająca się z guzków krzemienia zerodowanych z pobliskich klifów kredowych , przylądka Arkona , Rugia , północno-wschodnie Niemcy.

Krzemień występuje czasami na dużych polach krzemiennych w warstwach jurajskich lub kredowych , na przykład w Europie. Zagadkowe gigantyczne formacje krzemienne znane jako paramoudra i krzemienne kręgi znajdują się w całej Europie, ale szczególnie w Norfolk w Anglii na plażach Beeston Bump i West Runton .

„Ohio krzemień” jest oficjalnym kamieniem szlachetnym stanu Ohio. Powstaje z gruzu wapiennego, który setki milionów lat temu osadzał się na dnie śródlądowych mórz paleozoicznych, który stwardniał w wapień, a później został nasączony krzemionką . Krzemień z Flint Ridge występuje w wielu odcieniach, takich jak czerwony, zielony, różowy, niebieski, biały i szary, z różnicami kolorystycznymi spowodowanymi przez drobne zanieczyszczenia związków żelaza.

Krzemień może być ubarwiony: piaskowo-brązowy, średnio- do ciemnoszarego, czarny, czerwonawo-brązowy lub białawy szary.

Zastosowania

Narzędzia lub krawędzie tnące

Neolityczny topór krzemienny o długości około 31 cm

Krzemień był używany do produkcji narzędzi w epoce kamienia łupanego, ponieważ po uderzeniu innym twardym przedmiotem (takim jak młotek wykonany z innego materiału) rozpadał się na cienkie, ostre odłamki zwane płatkami lub ostrzami (w zależności od kształtu ). Ten proces nazywa się knappingiem .

Wydobycie krzemienia poświadcza się od paleolitu , ale stało się bardziej powszechne od neolitu (kultura Michelsberga, kultura pucharów lejkowatych ). W Europie jedne z najlepszych narzędzi krzemiennych pochodzą z Belgii (Obourg, kopalnie krzemienia w Spiennes ), kredy przybrzeżne kanału La Manche , Basen Paryski , Thy w Jutlandii (kopalnia krzemienia w Hov), złoża Sennońskie Rugii , Grimes Graves w Anglii, tworzenie kredy górnej kredy Dobrudży i dolny Dunaj (Balkan krzemień), przy czym cenomański formacja margiel kredowy o Wyżyna Mołdawska (Miorcani krzemienia) i jurajskich osadów z krakowskiego obszaru i Krzemionkach w Polsce, a także z Lägern ( silex ) w górach Jura w Szwajcarii.

W 1938 roku, w ramach projektu Ohio Historical Society , pod przewodnictwem H. Holmesa Ellisa, rozpoczęto badanie metod i technik pędzenia stosowanych przez rdzennych Amerykanów . Podobnie jak w poprzednich badaniach, praca ta polegała na eksperymentowaniu z rzeczywistymi technikami ugniatania poprzez tworzenie narzędzi kamiennych za pomocą technik takich jak bezpośrednia, odręczna perkusja, odręczny nacisk i nacisk z wykorzystaniem podpórki. Inni uczeni, którzy przeprowadzili podobne eksperymenty i badania to William Henry Holmes , Alonzo W. Pond , Francis HS Knowles i Don Crabtree .

Aby zwalczyć fragmentację, krzemień/czarcię można poddawać obróbce cieplnej, powoli doprowadzając do temperatury 150 do 260 °C (300 do 500 °F) przez 24 godziny, a następnie powoli schładzając do temperatury pokojowej. Sprawia to, że materiał jest bardziej jednorodny, a przez to łatwiejszy do kruchości, a narzędzia mają czystszą, ostrzejszą krawędź tnącą. Obróbka cieplna była znana rzemieślnikom z epoki kamienia.

Aby zapalić ogień lub proch strzelniczy

Zapalniczka z żelazoceru „krzemień” w akcji

Po uderzeniu w stal krzemienna krawędź wytwarza iskry. Twarda krawędź krzemienia ścina drobinę stali, która odsłania żelazo, które reaguje z tlenem z atmosfery i może zapalić odpowiednią podpałkę .

Przed powszechną dostępnością stali skały pirytu (FeS 2 ) byłyby używane wraz z krzemieniem w podobny (lecz bardziej czasochłonny) sposób. Metody te są nadal popularne w rzemiośle drzewnym, bushcraftowym oraz wśród osób praktykujących tradycyjne umiejętności rozpalania ognia.

Skałówki

Różne reprodukcje firesteels typowe dla okresu od rzymskiego do średniowiecza

Później, głównym zastosowaniem krzemienia i stali był mechanizm skałkowy , używany głównie w broni skałkowej , ale także używany w dedykowanych narzędziach do rozpalania ognia. Kawałek krzemienia trzymany w szczękach młotka sprężynowego, po zwolnieniu przez spust, uderza w zawiasowy kawałek stali (" sfrizzen ") pod kątem, tworząc deszcz iskier i odsłaniając ładunek proszkowy. Iskry zapalają proszek inicjujący, a ten płomień z kolei zapala ładunek główny, wprawiając w ruch kulę, pocisk lub przestrzelony przez lufę. Podczas gdy od lat czterdziestych XIX wieku użycie czapki skałkowej zmniejszyło się , karabiny skałkowe i strzelby nadal są używane wśród strzelców rekreacyjnych.

Porównanie z ferrocerem

Krzemień i stal używane do wypalania iskier zostały zastąpione przez żelazocer (czasami określany jako „krzemień”, choć nie jest to prawdziwy krzemień, „ miszmetal ”, „gorąca iskra”, „metal zapałka” lub „ognista stal”). Ten sztuczny materiał, gdy zeskrobuje się twardą, ostrą krawędzią, wytwarza iskry, które są znacznie gorętsze niż w przypadku naturalnego krzemienia i stali, co pozwala na zastosowanie szerszej gamy rozpałek. Ponieważ może wytwarzać iskry, gdy jest mokry, a może wzniecać pożar, gdy jest używany prawidłowo, ferrocer jest powszechnie zawarty w zestawach survivalowych . Ferrocerium jest używane w wielu zapalniczkach, gdzie określa się je mianem „krzemienia”.

Podział

Użyteczność Flinta jako podpalacza jest utrudniona przez jego właściwość nierównomiernego rozszerzania się pod wpływem ogrzewania, co powoduje, że podczas ogrzewania pęka, czasami gwałtownie. Tendencja ta jest wzmocniona przez zanieczyszczenia znajdujące się w większości próbek krzemienia, które mogą rozszerzać się w większym lub mniejszym stopniu niż otaczający go kamień i jest podobna do tendencji szkła do pękania pod wpływem ciepła i może stać się wadą, gdy krzemień jest używany jako materiał budowlany .

Jako materiał budowlany

Krzemień, skruszony lub niestrzaskany, był używany od starożytności (np. w późnorzymskim forcie Burgh Castle w Norfolk) do dnia dzisiejszego jako materiał do budowy kamiennych murów przy użyciu zaprawy wapiennej, często łączony z innymi dostępnymi kamieniami lub gruz ceglany. Było to najbardziej powszechne w tych częściach południowej Anglii, gdzie nie było dobrego kamienia budowlanego dostępnego lokalnie, a cegła nie była rozpowszechniona aż do późnego średniowiecza. Jest szczególnie kojarzony ze wschodnią Anglią , ale jest również stosowany w kredowych obszarach rozciągających się od Hampshire , Sussex, Surrey i Kent do Somerset .

Flint był używany do budowy wielu kościołów, domów i innych budynków, na przykład dużej twierdzy zamku Framlingham . Wiele różnych efektów dekoracyjnych uzyskano stosując różne rodzaje splatania lub układania oraz kombinacje z kamieniem ( flushwork ), zwłaszcza w XV i na początku XVI wieku. Ponieważ zbijanie krzemieni do stosunkowo płaskiej powierzchni i rozmiaru jest procesem wymagającym wysokich umiejętności, charakteryzującym się wysokim poziomem marnotrawstwa, wykończenia krzemienne zazwyczaj wskazują na budynki o wysokim statusie.

Ceramika

Kamyczki krzemienne są używane jako media w młynach kulowych do mielenia glazury i innych surowców dla przemysłu ceramicznego. Kamyczki są ręcznie wybierane na podstawie koloru; te, które mają zabarwienie czerwone, wskazujące na wysoką zawartość żelaza, są odrzucane. Pozostałe niebiesko-szare kamienie mają niską zawartość tlenków chromoforowych , a więc są mniej szkodliwe dla koloru kompozycji ceramicznej po wypaleniu.

Do niedawna krzemień był również ważnym surowcem do produkcji ceramicznych brył na bazie gliny produkowanych w Wielkiej Brytanii. W ramach przygotowań do użycia kamyki krzemienne, często pozyskiwane z wybrzeży południowo-wschodniej Anglii lub zachodniej Francji, były kalcynowane do temperatury około 1000 °C (1800°F). Ten proces ogrzewania zarówno usuwał zanieczyszczenia organiczne, jak i wywoływał pewne reakcje fizyczne, w tym przekształcenie części krzemionki w krystobalit . Po kalcynacji kamienie krzemienne zmielono do drobnego rozmiaru cząstek. Jednak użycie krzemienia zostało teraz wyparte przez kwarc . Z powodu historycznego użycia krzemienia, słowo „krzemień” jest używane przez niektórych garncarzy, zwłaszcza w USA, w odniesieniu do materiałów krzemionkowych, które nie są krzemieniem.

Biżuteria

Bransoletki krzemienne były znane w starożytnym Egipcie i znaleziono kilka przykładów.

Zobacz też

Mineralogia

  • Agat  – Skała składająca się z kryptokrystalicznej krzemionki na przemian z mikroziarnistym kwarcem
  • Chalcedon  – mikrokrystaliczne odmiany krzemionki, mogą również zawierać moganit
  • Chert  – Twarda, drobnoziarnista skała osadowa złożona z kryptokrystalicznej krzemionki
  • Eolith  – rozdrobniony guzek krzemienny
  • Jaspis  – odmiana chalcedonu zabarwiona tlenkiem żelaza
  • Nodule (geologia)  – Niewielka masa minerału o składzie kontrastującym z otaczającym osadem lub skałą, której nie należy mylić z konkrecją
  • Obsydian  – naturalnie występujące szkło wulkaniczne
  • Onyks  – pasmowa odmiana mineralnego chalcedonu
  • Opal  – uwodniona amorficzna forma krzemionki
  • Whinstone  – określenie wydobycia dla każdej twardej skały o ciemnym kolorze

Archeologia

Bibliografia

Zewnętrzne linki