In Dantzig heb ik me volop “in de barnsteen” gestort. Leuke winkeltjes en barnsteen werkplaatsjes in de oude binnenstad. Een prachtige en dure replica van een historisch koggeschip van barnsteen gekocht. Langs de Poolse haften naar de HEL gereden (een dorpje) en langs de kusten vooral ’s-ochtends naar barnsteen gezocht. Met een miniem tot matig resultaat. Terug op de camping bleek bij mijn caravan te zijn ingebroken en mijn koggeschip gestolen. Al met al een wat frustrerende rondreis. Toen heb ik maar bij een Urker visser voor een bescheiden bedrag een zak Noordzeebarnsteen gekocht. De grootste werd opgevist bij de Doggersbank en woog 335 gram.
Barnsteen (Gr.electron, Eng.amber,) is een fossiele hars afkomstig uit bomen -meestal naaldbomen-; hoofdzakelijk van de araucaria araucaria (volgens onderzoek Anderson-Creig 1995; voorheen algemeen toegeschreven aan de pinus succiniferus), die tussen de 1 - 400 miljoen jaar geleden groeiden, dus tenminste in de tertiaire periode thuis horen. Kopal (of copal) is minder dan 1 miljoen jaar oud en wordt niet als “fossiel” gerekend. Let op: Het Nederlandse woord “amber” ook wel ambergris, is een overwegend grijskleurig, hard wasachtig product uit het darmstelsel van potvissen.
Naam
De naam is afkomstig uit het Duits (Brennstein, van "brennen" = branden). Het is inderdaad een “steen” die kan (ver)branden en ze verspreiden dan een sterke dennengeur. Franstalig: ambre jaune (afkomstig van bomen), ambre gris (afkomstig van de walvis).
Chemische samenstelling
Barnsteen bestaat uit een complex mengsel van organische stoffen, bestaande voor 80% gewicht uit C (carbon, koolstof), voor 10% uit H (hydrogenium, waterstof) en voor 10% uit O (oxigenium, zuurstof). Een veel voorkomend zuur is ethaandicarbonzuur dat ook wel barnsteenzuur wordt genoemd. Barnsteen met dit zuur wordt succiniet genoemd; zonder dit zuur spreken we van retiniet. Overige bestanddelen zijn geringe hoeveelheden H2S (waterstof sulfide) en sporen van enkele andere stoffen.
Barnsteen heeft een hardheid van 2-2,5, een soortelijk gewicht van 1.05 tot 1.09 en brekingsindex getal van 1.54. De glans is wat vettig. Barnsteen is doorzichtig tot ondoorzichtig. Onder langgolvig ultra-violet-licht (365 nm) wordt de kleur meestal krijtblauw, soms onder kort ultravioletlicht (254 nm) groen.
Variëteiten
De kleur is meestal geelbruin, maar kan variëren van wit tot donker bruin; voorts rood; zelden blauw of groen. Kleuroorzaak: ladingoverdracht van grote moleculen. “Groene“ barnsteen is meestal copal dat een twee-traps warmtebehandeling (in de autoklaaf) heeft ondergaan. Er is sprake van ongeveer 250 kleurnuances. De witte ondoorzichtige barnsteen wordt "knochenbrennstein" genoemd (oorzaak van de witte kleur: vele duizenden minieme luchtbelletjes). Het SG is daardoor lager.
Vindplaatsen
Het Oostzeegebied levert het meeste barnsteen op. De grootste dagbouwmijn is Jantarny, Rusland (enclave Kaliningrad het vroegere Koningsbergen). Deze barnsteen is 30 tot 50 miljoen jaar oud en afkomstig van een groot naaldboomgebied (ceders) in het Zuid-Scandinavisch dal (Oostzee). Het is een succiniet en wordt meestal Baltische barnsteen genoemd. Voorheen werd veel barnsteen geleverd vanuit Bitterfeld, Duitsland. De dagbouwmijn is in 1993 “uitgeput” c.q. gesloten. Ook de Noordzee en de veengebieden in Nederland zijn gestage leveranciers (Huisman). De Dominicaanse Republiek levert een jongere barnsteensoort op, een retiniet en deze geeft een blauwe gloed onder langgolvig uv-licht. Kleuroorzaak: Rayleigh strooilicht (Rayleighverstrooiing is de verstrooiing van licht door deeltjes die kleiner zijn dan de golflengte van het licht). In zonlicht (D65) op een witte ondergrond is de kleur “normaal” geel, op een zwarte ondergrond is de kleur blauw, groenblauw. Absorptielijnen op 412 en 442 nm. Afkomstig uit Mexico, Birma en Indonesië-Sumatra die overigens niet deze absorptielijnen tonen.
Daarnaast zijn er een aantal andere vindplaatsen die echter van geen of een gering commercieel belang zijn en die meestal in musea zijn te vinden, zoals simetiet uit Sicilië Italië (retiniet), rumaniet uit Roemenië (retiniet), burmiet uit Birma (100 miljoen jaar oud) en Libanon barnsteen. Maar ook gedaniet (van een cypresachtige conifeer), glessiet (balsamboom). Verder leveren China, Mexico (Chiapas, retiniet, SG 1.03) en een enkel Zuid-Amerikaans land soms barnsteen. Op beurzen wordt nogal eens barnsteen uit Serawak, Borneo aangeboden. Deze hebben een sterke fluorescentie en zijn afkomstig van de tropische boom Dipterocarpacae. Anders dan Baltische barnsteen lost deze op in terpentine en benzine. In 2020 is er barnsteen uit Vietnam ontdekt (G&G SU22 p184): sterk blauw onder UV-licht.
Behandeling; kleurverandering
Van nature wordt geelbruine barnsteen in de open lucht na lange tijd rood. Deze kleur kan ook door verhitting worden verkregen. De ondoorzichtige veelal witte soort (“knochenbernstein”: duizenden luchtbelletjes) worden als huisvlijt in olie langzaam verhit tot dat alle luchtbelletjes die de witte kleur veroorzaken zijn verdwenen. De steen wordt dan doorzichtig geelbruin. Meer recent wordt de voor de verkoop ongeschikte stukjes barnsteen in de autoclaaf in raapzaadolie (canola) verhit tot 220 graden C, onder een druk van 30 bar. Onder druk en toevoeging van stikstof resulteert dit in mooie heldere barnsteen, weliswaar vaak met witte ronde spanningsschijfjes (discs).
- Helder geel: 140oC, 3 uur. Zwart 200oC, 8 uur. Vintage/bruinig tot zwart 100oC, twee weken.
- Spiller methode: 220oC, 35 bar.
- Trebisch-methode: 220oC, 175 bar.
- Dappled-methode; vanaf 1995: 2-traps verhitting, ook groene barnsteen.
- Columbiaanse copal, afkomstig van loofbomen, kan na behandelingin in de autoclaaf een groene kleur tonen en een hardheid gelijk aan barnsteen. “Chicken-fat” of “bijenwas” barnsteen is d.m.v. een stoom proces geverfd en toont wat melkig. Met scherp licht er achter of “donker veld verlichting” is een gevlekte verfverdeling zichtbaar. Met de microscoop zijn luchtbellen door stoombehandeling zichtbaar evenals verfrestjes in oppervlaktescheurtjes.
Imitaties
Allereerst zijn er de jongere harssoorten (copal) uit het quartair, met dezelfde fysische waarden als barnsteen maar iets zachter, wat uit de “hete-naald-test” blijkt. Ook is het SG wat lager. Handelsnamen van deze soorten zijn: copal (Afrika en Zuid-Amerika), dammar (Indonesië en Maleisië) en kaurigum (Nieuw-Zeeland). Deze soorten worden veel sneller dan barnsteen door chemische middelen aangetast, bijvoorbeeld door ether.
Voorts zijn er verschillende, treffend goed gekleurde, plastic soorten. De oudste is bakeliet: fenolisch hars. Sommige plastics zoals polystyreen of fenylformaldehyde hebben overeenkomstige fysische waarden, maar leveren bepaald geen dennengeur op. Ze zijn oplosbaar in benzeen of tolueen.
Er bestaan imitaties die zijn samengesteld uit stukjes barnsteen, onder verhitting aangevuld met een plastic (handelsnaam Amberdam). Ambroied bestaat uit geperste stukjes barnsteen dat is verhit in een olie met dezelfde brekingsindex, bijvoorbeeld koolzaadolie. Deze olie geeft bij afkoeling kleine “olieblaadjes” en door de verhitting is de kleur roodbruin.
Glas wordt ook benut als barnsteenimitatie. Colofonium is recente pijnboomhars van de pinus en sommige confiferen en bevat albitinezuur. Het is doorschijnend met gele tot zwarte kleuren. SG 1.06-1.09, smeltpunt 81 graden. Het wordt gebruikt in de industrie: soldeer, lijm, vioolhars.
Herkennen van barnsteen- Onderscheid amber “jaune” (geel) van amber “gris” (grijs) van de potvis: verschil in kleur en geur
- Hete Naald Punt (HNP):
- barnsteen; ruikt naar dennenboom; zwarte rook, naald gaat er niet in
- kopal; ruikt naar dennenboom, witte rook, naald gaat er vlot in
- plastics; ruikt vies, de rook is meestal zwart
- Chemie: druppel aceton; barnsteen blijft hard, copal zacht
- Ruwe barnsteen heeft aan het oppervlak vaak krimpscheurtjes, copal niet
- Barnsteen wordt bij het wrijven met een wollen lap negatief statisch-elektrisch geladen, wat papiersnippers doet aantrekken. Kopal niet of iets minder. Ook sommige plastics hebben deze eigenschap!
- Insluitsels: de insluitsels in barnsteen zijn uniek; naast kleine restjes (blad, naald, takjes, mos, gras) van (waarvan 23% tropische!) planten en diertjes (waarvan 93% insecten: wesp, kever, mot, mijt, pseudoschorpioen, spinnen, duizendpoten) komen er luchtbellen in voor, vooral in de bijna opake stenen. De vaak intact gebleven insecten, spinnen, enzovoort zijn van groot paleobiologisch belang. Bedenk echter dat insluitsels ook in imitaties (veel uit China) kunnen worden aangebracht.
De kleur van insecten in barnsteen móet zwart-grijs zijn: een ‘doodskleed‘ met vaak luchtbelletjes bij kop en kont. Nooit gekleurd. Het insect of plantenrestje is inmiddels vergaan, opgelost tegen de wand van de ontstane holte! Een soort negatief kristal! Jurassic Park was natuurlijk pure science-fiction. Oppassen dus. Barnsteen lost niet op in alcohol, ether of chloroform. Conclusief onderzoek met behulp van FTIR-spectroscopie (infrarood spectroscopie). Met UV-VIS1 en een UV415-lamp laat alleen de “blauwe” barnsteen uit de Dominicaanse Republiek absorptie zien: bij 412 nm en 441 nm absorptiepieken. Voor zover bekend weegt het tot nu toe grootst gevonden stuk Baltische barnsteen 9,75 kg.
NB De beroemde “barnsteenkamer” is ooit ontworpen door A.Schlütter voor Frederik I, koning van Pruisen en door deze in 1716 geschonken aan Tsaar Peter de Grote. Helaas verloren gegaan in WOII. Een replica is aanwezig nabij het “zomerpaleis” in Tsarkoye Selo, St. Petersburg, Rusland.
Voor een snelle beoordeling van barnsteen, kopal en imitaties, zie onderstaande tabel.
- UV/VIS-spectrofotometrie is een spectroscopische techniek waarbij de concentratie van een bepaalde stof in een te analyseren monster bepaald wordt door de absorptie van zichtbaar licht (VIS = visible) of van ultraviolet licht (uv-licht) te meten.
Gebruikte literatuur
1. U. Erichson e.a. Baltic Amber, Mus Damgarten, 2008
2. R. Reinicke, Bernstein, Gold des Meeres, Rostock, 2010
3. A. Hodgkinson, Gem Testing,, 2015
4. Le Ngoc Nang e.a. Amber from Vietnam, G&G 22SU p 184
5. Lesboek Vakopleiding NGL 2023