Minerály

Úvod

Pro pravidelnost svých tvarů a krásu barev jsou krystaly a minerály odnepaměti předmětem přírodovědeckého zkoumání i objektem sběratelské vášně. Zájem o sběr minerálů v posledních desetiletích celosvětově trvale roste. Minerály jsou látkově jednotné, přirozené součásti zemské kůry. Vyznačují se jednolitým (homogenním) chemickým složením a sobě vlastní, typickou krystalovou mřížkou. Krystalová mřížka propůjčuje minerálům určité fyzikální a chemické vlastnosti a vzhled. Tyto druhově typické a diagnosticky použitelné vlastnosti jsou odpradávna využívány k určování nerostů podle vnějších znaků.
Přírodovědné disciplíny geologie, geofyzika a mineralogie se zabývají zkoumáním stavby Země. Zatímco geologie zkoumá tak rozsáhlé procesy, jako je vznik pohoří a velké pohyby v zemské kůře, obracejí se mineralogové k jednotlivým minerálům, které tvoří jako nejmenší stavební složky horniny a určují tak jejich vnější vlastnosti. Člověka odedávna přitahovala souměrnost minerálů; dokonalá symetrie krystalových ploch je výrazem tejemných přírodních zákonů, které po tisíciletí burcovaly fantazii badatelů a vedly nakonec k objevu vnitřní stavby krystalů. Již ve starém Řecku byly minerály zkoumány a zevrubně se jimi zabýval Aristoteles a Theophrastos. Staří Řekové rozlišovaly již tehdy na šedesát různých druhů nerostů, které klasifikovali podle jejich vlastností, jako zpracovatelnost, hořlavost nebo kovový charakter. Již kolem roku 1000 dokázal Abú Rajhán Muhammed al-Bírún přesně fyzikálně určovat hustotu minerálů. Zřejmě nejvýznamnější objev, který nakonec vedl k poznání vnitřní stavby krystalů, udělal v roce 1669 Nicolaus Steno. Pomocí příložného goniometru a úhloměru změřil úhly mezi stejnými plochami pravidelně ohraničených krystalů a zjistil, že u stejného druhu minerálů jsou úhly mezi stejnými hranami krystalu vždy stejné. Tomuto jevu dal Steno název zákon o stálosti úhlů hran. Již tehdy poznal, že základem vnější pravidelnosti krystalů musí být nějaký hluboký vnitřní řád. V následujících desetiletích a staletích byla provedena celá záplava morfologických měření, která vedla nakonec ke zjištění, že všechny krystaly lze zařadit pouze do sedmi různých skupin, jimž říkáme
"krystalografické soustavy".

Pyroxen
AB[Si2O6]

Augit je umístěn do skupiny pyroxenů, do které patří nejen augit, ale i enstatit, hedenbergit, diopsid, jadeit a spodumen.
Pyroxeny představují velkou skupinu velmi důležitých horninotvorných
nerostů. Pro všechny pyroxeny je typická téměř pravoúhlá štěpnost. Řada
těchto nerostů je typická pro vyvřelé horniny, jiné zase pro krystalické břidlice a kontaktní metamorfózy.
Augit : - je směsný krystal, který obsahuje různé podíly čtyř koncových členů. Tvoří krátce sloupcovité krystaly s osmiúhelníky průřezem, dvojčatné krystaly srostlé podle příčné plochy, časté jsou i křížovité prorostlice, vyskytuje se i kusový, vtroušený v jednotlivých zrnech a v zrnitých agregátech, může mít jehlicovité tvary. Bývá zelený, zelenavě černý, černý. Krystaly se nacházejí v místě Auvergne/Francie; v Českém středohoří. Augit je velmi rozšířený, tvoří podstatnou část většiny vyvřelých hornin, vyskytuje se v meteoritech.
Dalšími minerály skupiny pyroxenů jsou kromě augitu i :
Enstatit Mg2[Si2O6]: kosočtverečná soustava, většinou se vyskytuje kusový, sloupcovitý. Šedobílý, žlutavý, zelenavý, hnědavý, tmavě zelený. V apatitových žilách v Kragerö v Norsku se objevují až 172m dlouhé krystaly; Donegal/Irsko; Skotsko; Harz, Eifel/SRN.
Hedenbergit CaFe[Si2O6]: jednoklonné soustava, krystaly mají většinou skoro čtvercový průřez, tvoří lupenité masy, často v trsovitých, paprsčitých agregátech; černý. Rio Marina a důl Calamita/Elba; Arendal/Norsko; Mordmarken/Švédsko.
Diopsid CaMg[Si2O6]: jednoklonná soustava, často pěkně vyvinuté sloupcovité krystaly s obdélníkovým průřezem, často zrnité, tyčinkovité, vláknitě paprsčité agregáty. Bílý, žlutý, hnědavý, světle zelený, modrý. „Violan ” je fialový, „jefferson”, „chromdiopsid”, „lavrovit” jsou tmavě zelené. Val d’Ala, Val d’Ossola/Itálie; Binntal/Švýcarsko; Zillertal/Rakousko; Ural/Rusko; Nordmarken/Švédsko. Čiré, většinou zelené kameny diopsidu se brousí jako drahokamy, v černém, neprůhledném diopsidu je často zřetelná čtyřcípá hvězda (hvězdicový diopsid).
Jadeit NaAl[Si2O6]: jednoklonná soustava, jen vzácně pěkné krystaly, většinou je zcela celistvý, mikrokrystalický a tvoří plstnaté, zrnité nebo vláknité agregáty. Podobá se nefritu a oba jsou vedeny na trhu ozdobných kamenů jako jadeit. Většinou je světle zelený. Barma; Čína; Japonsko.

Spodumen LiAl[Si2O6]: jednoklonná soustava, jsou známé až 16m dlouhé a několik tun těžké, podélně rýhované krystaly. Bílý, žlutý, šedý, růžovočervený („kunzit”), smaragdově zelený („hiddenit”). Etta a Tin Mountains, Jižní Dakota/USA; Skotsko; Korutansko/Rakousko; Švédsko; Brazílie; Afgánistán.
Kromě toho patří do skupiny pyroxenů: egerin, bronzit, hypersten, dialag.

Kalcit
Ca[CO3]

Vlastnosti : V přírodě se nacházejí nádherné krystaly s až nepřehledným množstvím rozmanitých krystalických tvarů. Kalcit představuje se svými 600 různými tvary ve více než 2000 kombinacích nepřekonatelné bohatství tvarů. Vyskytují se tupé a ostré klence a skalenoedry, šesterečný hranol a jejich kombinace. Známé jsou tence tabulkovité (jako papír), dlouze sloupcovité krystaly; hrany jsou často zaoblené. Štěpnost: dokonalá. Rozbijeme-li klenec kalcitu, rozštěpí se na nezčetné drobné a ještě menší klence. Hustota: 2,71; barva: chemicky čistý kalcit je bezbarvý, většinou je však bílý, různé nečistoty (hořčík, železo, mangan, vzácně zinek, baryum, stroncium, olovo, které nahrazují v krystalové mřížce atom vápníku) jej různě zbarvují. Bývá znečištěn také limonitem, hematitem, uhelnou hmotou a pískem; v drúzách z Idar-Obersteinu (Hunsrück) jej oxid železitý zbarvuje do typicky oranžové až tmavě červené barvy. Častá jsou dvojčata: doplňková dvojčata, lamelární opakování jednotlivých krystalů, což se na štěpných kusech projevuje jemným rovnoběžným rýhováním, známé jsou mnohočetné krystaly, srdčitá a motýlovitá dvojčata (Butterfly Twins). Vyskytuje se dále v lupenitých, zrnitých, stébelnatých, vláknitých, celistvých a zemitých agregátech, v kulovité a šiškovité formě (aragonit - pizolit, krápník), známé jsou pseudomorfózy kalcitu po řadě minerálů; kalcit je také nejběžnější fosilizačním minerálem zkamenělin. Položíme-li průhledný klenec kalcitu na řádek písma, vidíme ho dvojitě. Zřetelný dvojlom při průchodu světla tímto nerostem objevil Erasmus Bartholinus v roce 1669 na islandském, tzv. „dvojlomném vápenci”. Také nadšený mineralog J.W.Goethe popsal v roce 1813 ve své nauce o barvách „dvojité obrazy klencového kalcit”. Řada krystalů kalcitu vykazuje v ultrafialovém záření silnou fluorescenci, způsobovanou stopami vzácných zemin; na islandském vápenci byla pozorována zelenavá až žlutavá termoluminiscence a triboluminiscence. Studená kyselina chlorovodíková rozpouští kalcit a ten silně šumí unikajícim oxidem uhličitým.
Vznik a výskyt : Kalcit patří k nejrozšířenějším minerálům na Zemi a vyskytuje se ve velkém množství. Téměř výhradně z tohoto nerostu jsou celé horské hřebeny: Vápencové Alpy, Schwäbischer a Fränkischer Jura v Německu. V dlouhých geologických obdobích se v teplých, mělkých mořích vysrážel původně rozpuštěný vápenec a spolu s ním se na dně časem usazovaly vápencové schránky mořských organismů (lastury, kostry korálů, schránky dírkovců apod.). Silným tlakem, který způsobily mocné usazené vrstvy, se hornina zpevnila a vznikly např. křídové útesy, jaké známe např. z Rujány nebo z Doveru. Stoupla-li v okolí takovýchto ložisek vápence teplota, např. na kontaktu s pronikajícím hlubinným magmatem, krystaly kalcitu rekrystalizovaly, a tak vznikl mramor. Zvláště čistý a bílý mramor se ve velkém množství těží v italské Carraře a v Pentelikonu u Atén v Řecku. Korálové vápence jsou kompaktní, často tvoří útesy; oolitické vápence jsou tvořeny z malých, soustředně miskovitých kuliček-oolitů; travertiny jsou sintrové útvary vysrážené z vápenitých teplých pramenů, rostliny a další okolní materiál jsou přitom pokryty krustou. Tak vznikly např. různobarevné terasy horkých pramenů Mammut Hot Springs v Yellowstonském národním parku v USA; dále Tivoli u Říma/Itálie. Jako snadno rozpustný minerál se může kalcit z okolní horniny působením vody obsahující kyselinu uhličitou (déšť) z velké části rozpouštět a na jiném místě se opět vylučovat. Tímto způsobem dochází na mnoha místech země ke vzniku krápníkových jeskyní se stalaktity, které visí shora dolů, a se stalagmity, které vyrůstají ze dna jeskyně. Ze stejného důvodu bývá rozpuštěný kalcit často nahrazen obtížněji rozpustnými minerály, které tak přebírají jeho krystalové tvary. Existují pseudomorfózy smithsonitu, hematitu, mědi, kupritu, křemeni, galenitu, markazitu, pyroluzitu po kalcitu; jsou rozšířeny v důlních revírech v Sasku a v Harzu. Pěkné volné krystaly jsou známé z drúz na rudních žilách a z dutin v melafyrech, diabasech a v čedičích, např. v St. Andreasbergu v Harzu, ve Freibergu, Bräunsdorfu, Aurbachu, Schneebergu v Krušných horách; další naleziště: Capnic/Rumunsko, Banská Štiavnica/Slovensko, Rhisnes/Belgie; na puklinách alpských rudných žil; Derbyshire, Egremont v Cumberlandu, Cornwall/Velká Británie. Čiré, hojnoploché krystaly z Cumberlandu jsou nejkrásnější v Evropě a jsou vyhledávány sběrateli. Zvláštností je úplně čirý dvojlomný (islandský) kalcit z Mexika (Guanajuato), z Islandu (z dutin v doleritu u dvorce Helgustadir v Eskifjordu) a z Ruska (na řece Nižňaja Tunguska). Nádherné vzorky kalcitu byly nalezeny ve Washabaugh Country v Jižní Dakotě/USA a ve Fontainebleau ve Francii. Zvláštností jsou uzavřeniny mědi ve skalenoedrech kalcitu z Michiganu v USA. Nejhezčí vzorky tohoto typu pocházejí dnes z oblasti Santa Eulalia v Mexiku a ze státu Missouri v USA.
Význam a využití: V řečtině znamená slovo chalis (= vápno, vápenec, malta) také „malý kámen” nebo „štěrk”. Toto slovo bylo přejato později do latiny jako calx, calcis, odkud přešlo i do dalších jazyků. Techniku pálení vápna a přípravy malty ovládali již staří Římané v době kolem Kristova narození. Kvůli bouřlivé reakci vypáleného, nehašeného vápna s vodou jej označovali jako calx viva (= živý vápenec). Zvláštní vlastnosti tohoto minerálu upoutávaly vždy pozornost vědců; německý mineralog Emmerling uváděl v roce 1793 celou řadu různých odrůd, které se dnes už nerozlišují. Kromě toho uváděl velké množství názvů pro nerost jako takový. První chemickou analýzu kalcitu provedl v roce 1774 Bergmann. Optickými vlastnostmi dvojlomného islandského vápence se zabývali tak věhlasní fyzikové jako Newton a Huyghens. Pozorování štěpných ploch a štěpných klenců kalcitu přivedlo Haüye k jeho teoriím o vnitřní stavbě krystalů. V roce 1808 objevil anglický chemik a fyzik Davy pomocí elektrolýzy prvek obsažený v kalcitu, který označil jako „calcium”. Název „calcium”. Název „kalcit”, který byl dříve používán jen pro pojmenování pseudomorfózy kalcitu ze Sangerhausenu na jižním okraji Harzu, přinesl na celý minerál Wilhelm von Haidinger, báňský rada za ředitele Vídeňského geologického ústavu, a to v roce 1845. Jelikož se kalcit vyskytuje v přírodě v obrovském množství a přitom v různých formách, je také široce využíván. Stále vzácnější dvojlomný islandský vápenec je používán jako polarizační hranily (nikoly). Jemně zrnitý vápenec ze Solnhofenu v pohoří Fränkische Alb se používá v litografii a navíc je bohatý na zkamenělé rostliny a živočichy, žijící kdysi v mořích. Bílý mramor se využívá v sochařství a na obklady. Z pěkně zbarvených vápenců a mramorů se řežou desky, leští se a využívají různým způsobem jako dekorační kámen, na obklady fasád, na vnitřní obklady, dlažby, parapety a schody. Vypálený vápenec se nejprve vyhasí ve vodě a z hašeného vápna a písku se vyrábí malta pro stavební práce. Vápenec je důležitou surovinou při výrobě cementu; v chemickém průmyslu slouží k vyrobě dusíkatého vápna, vápna na hnojení, karbidu, chlorového vápna atd. Ve sklářském průmyslu se používá k homogenizaci tavenin, v hutnictví se používá při hutnickém zpracování kyselých rud jako přídavek do vysokých pecí. Vybroušené čiré krystaly jsou raritou pro sběratele drahých kamenů. Pro amatérské mineralogy jsou na jedné straně potěšením nádherné krystaly kalcitu, na druhé straně je tento nerost zdrojem jejich trápení, protože pokrývá krustami vzorky řada jiných zajímavých minerálů.
Možnosti záměny: Kalcit se pozná velmi snadno; od podobných minerálů se liší velkým bohatstvím ploch a silným šuměním, když jej pokapeme zředěnou kyselinou chlorovodíkovou. U celistvých agregátů jsou kalcitu podobné: křemen, baryt, fluorit, sádrovec, anhydrit; ovšem tvrdostí, štěpností a reakcí na kyselinu chlorovodíkovou se od kalcitu výrazně liší.

Síra
S

Vlastnosti: V přírodě se vyskytuje síra ve dvou formách: jednoklonná síra vzniká za normálního tlaku při teplotě nad + 95,6 , brzy však přechází do kosočtverečné modifikace. Stabilní síra v kosočtverečné modofikace tvoří velmi krásné, hojnoploché krystaly, které mají někdy povlak nebo obsahují vtroušeniny ze živce nebo ropy. Síra má lasturnatý lom, je velmi křehká, při kolísání teplot praská, již při pouhém uchopení krystalu se na něm mohou objevit trhliny; hustota: 2,0; barva: medově až voskově žlutá, žlutavě bílá, propustnost světla sahá od průsvitnosti až k naprosté neprůhlednosti.
Vznik a výskyt: 1. Síra je sopečného původu, sráží se za horka ze sirných par. K tomu dochází v blízkostin činných nebo vyhaslých sopek (pohoří Eifel/SRN; Vulcano/Itálie; Japonsko; Indonésie). 2. Sedimentárně vzniká redukcí síranů působením organických substencí (anaerobní bakterie); v tomto případě se vyskytuje společně se sádrovcem a celestinem (Agrigento, Caltanisetta/Sicílie; Staßfurt [solná ložiska z období svrchního permu], Sasko/SRN; Tarnobrzeg/jižní Polsko). U nás se vyskytuje např. v okolí Františkových a Mariánských Lázní.
Využití: Asi polovina světové produkce tohoto nerostu pochází z elementární síry (přes 10 mil. tun). Využívá se k výrobě kyseliny sírové, při vulkanizaci kaučuku, k hubení škůdců, k výrobě černého střelného prachu, sulfitové buničiny.