Minerály
Transkript
Minerály
Mineraly VYBRANA_Sestava 1 8/4/15 9:03 AM Stránka 1 Rupert Hochleitner Minerály Chalkantit • sfalerit • kalcit • opál • cínovec • růženín • chalcedon • jaspis • peridotit • rula • svor • čedič ad. Obsažný text Podrobné popisky k obrázkům Výstižné snímky a ilustrace Rychlá orientace pomocí barevného kódu Minerály Nový typ průvodce přírodou Přes 350 minerálů a hornin Základní charakteristiky • barva vrypu • tvrdost • lesk • štěpnost a lom • fluorescence a fosforescence • složení ad. www.euromedia.cz Rupert Hochleitner Nový průvodce přírodou Minerály 001-017-kamenyCZ.indd 1 Zelená Strany 56–72 Minerály se zelenou barvou vrypu od tirolitu po gadolinit. Černá Strana 73–101 Minerály s černou barvou vrypu od grafitu po gahnit. Bílá Strany 102–215 Minerály s bílou barvou vrypu od kaolinitu po diamant. Horniny Horniny vyvřelé (magmatické) Horniny metamorfované Horniny usazené Horniny vulkanické Uhlí a hadec 216–223 224–232 233–239 240–244 245 11.8.15 9:33 001-017-kamenyCZ.indd 2 11.8.15 9:33 Určování minerálů a hornin Co je to za kámen? Tato otázka vám vytane na mysli velmi často: třeba když na procházce u řeky zvednete ze země zajímavý oblázek, na horách najdete zvláštně vypadající krystal, na haldě u rudného dolu vás zaujmou zlatě nebo stříbrně se třpytící zrnka, přejdete přes zvláštně vypadající obrubník nebo obdivujete drahokam na krásném šperku. Při každé takové příležitosti by člověk rád věděl, jak se ten minerál, který má právě v ruce, správně jmenuje, po jaké to šlape hornině, nebo který drahokam se může takhle krásně barevně třpytit. Na takové otázky nabízí odpovědi tato knížka, která může být vaším stálým průvodcem na cestách po přírodě, v horách, při sbírání minerálů v lomech a na haldách, na burzách minerálů, a dokonce i u šperkaře (zlatníka). Nic, co vyrobil člověk, od okenního skla po křemeny v náramkových hodinkách a umělé diamanty, není minerálem. Minerál musí být přírodního původu. Něco jiného je pojem krystal. Krystaly jsou pevné chemické látky, jejichž atomy jsou uspořádány podle přesně daného schématu. Toto uspořádání atomů se navenek projevuje dokonale pravidelnými plochami, jimiž je krystal ohraničen. Téměř všechny minerály jsou krystaly, i když to na nich při běžném pohledu není poznat. Jen málo minerálů nemá atomy přesně uspořádány v podobě krystalické mřížky. Takovým minerálům říkáme amorfní. Nejznámějším příkladem je opál, který na rozdíl od křemene, s nímž má téměř stejné chemické složení, nemůže tvořit krystaly. Minerály jsou – s jedinou výjimkou, kterou představuje ryzí rtuť – vždy pevného skupenství. Minerální voda nám může lépe chutnat, když podle etikety obsahuje spoustu různých minerálů, ale protože je kapalná, žádné minerály v ní nejsou. Krystalům pyromorfitu v podobě ohnutých hranolů se podle místa naleziště říká „Emser Tönnchen“ (emské soudečky). 6 001-017-kamenyCZ.indd 6 11.8.15 9:33 například apatit (tvrdost 5), a zkusíme, zda jím lze zkoumaný minerál poškrábat. Pokud ano, vezmeme minerál nejblíže nižší ve stupnici, až dojdeme ke vzorku, kterým minerál již neškrábneme. Pokud nelze minerály poškrábat a naopak ani vzorek nemůžeme poškrábat zkoumaným minerálem, pak mají oba stejnou tvrdost. Máme to. Jestliže se však prvním zvoleným vzorkem o střední tvrdosti zkoumaný minerál nepoškrábe, postupujeme stejně jako v prvním případě, ale vzestupně. Vezmeme vzorek s následujícím vyšším stupněm tvrdosti a zkoušíme znovu, až ke stupni, kdy minerál i vzorek mají stejnou tvrdost. V rámci Mohsovy stupnice lze přiřadit určitý stupeň tvrdosti každému minerálu. Tvrdost zkoušíme vždy ostrými hranami a na čerstvě odlomených plochách. Po každém škrábnutí setřeme z plochy prášek, abychom měli jistotu, že minerál plochu skutečně škrábl, a ne že se o ni jen otřel. Důležité: Při zkoušce tvrdosti je nutné vždy provést kontrolní zkoušku. Pokud kontrolní vzorek tvrdosti zkoumaný minerál škrábe, je třeba se přesvědčit, jestli minerál naopak neudělá vryp do vzorku. Jen tak můžete mít jistotu. 001-017-kamenyCZ.indd 9 Soudržnost Soudržností rozumíme způsob, jakým se minerál chová při vrypu a ohýbání. Většina minerálů je křehká, to znamená, že při vrýpnutí, třeba ocelovou jehlou, se v místě vrypu uvolní malé množství prášku. Pokud se tak nestane, označujeme soudržnost minerálu jako slabou – tu má například galenit (leštěnec olověný). Když se podaří udělat vryp bez uvolnění prášku, jako když se nožem řízne do másla, jde o minerál řezatelný (například argentit, zlato). Zlato lze navíc vykovat do tenkého plíšku – proto je to minerál kujný. Některé minerály – například slída – jsou pružné, to znamená, že je lze zdeformovat, ale ony se po určité době vždy vrátí do původního tvaru. Nepružné minerály – například sádrovec – po zdeformování zůstávají v novém tvaru. Krystaly sádrovce je možné opatrně ohnout, ale po zdeformování je není možné vrátit do výchozího stavu. 9 11.8.15 9:33 Určování minerálů a hornin Barva Na první pohled se zdá, že barva patří k nejvýznamnějším vlastnostem minerálů. Bohužel, není tomu tak. Je pravda, že jsou minerály, pro které je barva zcela charakteristická, například zelená pro malachit nebo modrá pro azurit. Naprostá většina minerálů se však nevyskytuje jen v jedné barvě, nýbrž v několika různých barvách či odstínech. Takový křemen může být bezbarvý, růžový, fialový, hnědý, černý nebo žlutý, diamant zase bílý, žlutý, zelený, hnědý, modrý a černý. K tomu ještě přistupuje fakt, že na vzduchu mnohé minerály získávají jinak zbarvenou povrchovou vrstvu. Bornit je na zcela čerstvém lomu kovově růžový, ale už po několika hodinách se potáhne povrchovou třpytivou modro-červeno-zelenou oxidační vrstvou. Skutečnou barvu minerálu lze tedy spolehlivě vidět jen na čerstvém lomu. Lesk Pojem „lesk“ vyjadřuje způsob, jakým minerály odrážejí světlo. Každý neopracovaný minerál má svůj charakteristický lesk. Lesk sám je vlastností obtížně měřitelnou, stanovuje se na základě srovnání s předměty běžného denního života. Lesk skelný odpovídá lesku čirého okenního skla. Vyskytuje se u minerálů nejčastěji. Lesk kovový odpovídá lesku leštěného kovu, například hliníkové fólie. Lesk hedvábný je srovnatelný s třpytem přírodního hedvábí. Lesk pryskyřičný lze pozorovat na kouskách dehtu používaných při silničářské práci. Lesk mastný odpovídá lesku mastných skvrn na papíru. Lesk diamantový je zářivý lesk vybroušených diamantů nebo olovnatého křišťálu. Minerály s leskem perleťovým září bělavým leskem s barevnými tóny, podobně jako vnitřní strany lastur mořských měkkýšů. Existují též minerály matné, bez lesku. Štěpnost soli kamenné podle krychle. 10 001-017-kamenyCZ.indd 10 11.8.15 9:33 Hustota Hustota čili měrná hmotnost je hmotnost minerálu připadající na jednotku objemu (udává se v gramech na centimetr krychlový). Měření hustoty není jednoduché a jsou k němu nutné speciální přístroje. Přesto lze hustotu využít při určování minerálů: prostým potěžkáním kusu minerálu v dlani je možné posoudit, zda jde o minerál lehký (hustota pod 2), normální (hustota 2,5), těžký (hustota přes 3,5) nebo velmi těžký (hustota 6 a více). Nejlépe se hustota posuzuje, když máme k dispozici srovnatelně velký kus minerálu o známé hustotě: pak vezmeme každý minerál do jedné ruky a porovnáme. Štěpnost a lom Jestliže se nám podaří minerál například kladivem rozlomit nebo roztlouct, vzniknou podle druhu minerálu různé kousky s různými hranami. Tyto hrany mohou být rovné a hladké, nebo se minerál rozpadne na několik stejných pravidelných kusů. Například galenit se po úderu štěpí na pravidelné drobné krychličky, kalcit na drobné klence. Někdy jsou pro určení minerálu důležité i úhly hran rozštěpených kusů. Například augit se od velmi podobného amfibolu pozná velmi dobře právě podle toho, že jeho plochy 001-017-kamenyCZ.indd 11 štěpnosti svírají úhel takřka přesně 90°, kdežto v případě amfibolu je to zhruba 120°. Štěpnost minerálů vykazuje různé stupně označované od „dokonalé“ po „neznatelnou“; posledně uvedený údaj znamená, že štěpnost sice existuje, ale běžnými prostředky a v normálních podmínkách není pozorovatelná. Termínem „lom“ rozumíme vzhled povrchu vzniklého odlomením, nikoli odštěpením krystalu. Podle vzhledu je lom označován jako lasturnatý (ryzí křemen, obsidián), nepravidelný (kalcit, ortoklas), nerovný (někdy ortoklas) nebo hákovitý (zlato, stříbro). Velmi zřetelný lasturnatý lom v případě obsidiánu. 11 11.8.15 9:33 Určování minerálů a hornin Fluorescence, fosforescence Některé minerály po ozáření ultrafialovým světlem mohou více či méně intenzivně zářit různými barvami – to je fluorescence. Po vypnutí zdroje UV záření minerál ještě několik vteřin světélkuje. Tomuto jevu říkáme fosforescence. Obě vlastnosti zpravidla nepatří k charakteristikám určitých minerálů. Různé vzorky stejného minerálu mohou vyzařovat zcela jiné fluorescenční barvy, a další nemusejí být fluorescentní vůbec. Pozor při zacházení s UV zářením (zejména krátkovlnným) – může škodit očím. Vždy mějte při práci ochranné brýle. Vznik a výskyt minerálů a hornin Minerály vznikají po dobu několika tisíc až stovek tisíc let. Jejich vznik je důsledkem trvalých dynamických procesů, které se dají rozdělit do tří postupných fází: Magmatická fáze zahrnuje vznik minerálů a hornin vzniklých z roztavené hmoty v hlubinách Země (hlubinné horniny) nebo na jejím povrchu (vulkanické horniny). Hlubinné horniny jsou zpravidla hrubozrnné, to znamená, že jejich jednotlivá minerální zrna lze snadno vidět pouhým okem. Vulkanické horniny jsou naopak velmi jemnozrnné, jednotlivá zrna celistvé hmoty nelze rozlišit pouhým okem ani lupou. Když se magmatické horniny dostanou na zemský povrch, začnou na vzduchu zvětrávat, působením větru a vody jsou pak přenášeny dál na místa, kde se usazují – vznikají usazené horniny (sedimentární). Usazené horniny jsou většinou zřetelně zvrstveny, jejich jednotlivé krystaly nejsou zřetelně vidět. Jsou jediným typem hornin, které obsahují zkameněliny. Během fáze metamorfózy (přeměny) vznikají z usazených hornin nové minerály a horniny v důsledku měnících se tlakových teplotních poměrů v hlubinách Země. Metamorfované horniny jsou často zřetelně břidličnaté a zvrásněné. Jednotlivé krystaly jejich struktury jsou zpravidla dobře viditelné. Granit je tvořen živcem, křemenem a slídou (zde černým biotitem). 12 001-017-kamenyCZ.indd 12 11.8.15 9:33 Magmatické útvary Intramagmatická ložiska jsou nahromaděné minerály v hlubinných horninách. Z takových ložisek se těží především kovy – například chrom, platina a nikl. Zvláštním případem výskytu minerálů v magmatických horninách jsou kimberlitové komíny zvané diatrémy. Jde o obrovské sopečné komíny vyplněné kimberlitem – směsí hornin, která často obsahuje krystaly diamantu. Pegmatity jsou velmi hrubozrnné horniny vyplňující mezery v útvarech starších hornin. Většinou jsou tvořeny živcem, křemenem a slídou. Draselný živec se dříve používal jako surovina v porcelánovém průmyslu. Slída slouží jako izolační materiál a v poslední době se používá také při výrobě autolaků. Pegmatity obsahují navíc ještě celou řadu minerálů, například drahokamy, jejichž krystaly jsou vrostlé do horniny – beryl, topaz, turmalín a mnoho dalších. Pneumatolytická ložiska vznikla v hlubinách Země z horkých plynů. Minerály, které se na takových útvarech mohou vyskytovat, jsou například cínovec, fluorit, topaz a turmalín. Z pneumatolytických ložisek se těží zejména cín, méně často také wolfram. Hydrotermální žíly Žílou rozumíme vyplnění mezery v hornině určitým minerálem mladším, než je ona hornina. Tyto žíly obsahují často duté prostory, v nichž mohou růst krystaly minerálů včetně drahokamů, například ametystu. Hydrotermální žíly obsahují hospodářsky významné kovy jako měď, zinek, olovo, stříbro nebo zlato. Zvláštním případem hydrotermálních žil jsou takzvané alpské žíly: tyto díry a štěrbiny v horninách obsahují krásné a někdy i velké exempláře křišťálu, záhnědy, citrínu, hematitu nebo živce. Pro hydrotermální žíly je typické střídání vrstev rudných minerálů (zde sfaleritu) a žiloviny (zde křemene). 001-017-kamenyCZ.indd 13 13 11.8.15 9:33 Modrá skalice (chalkantit) CuSO 4 • 5 H2O Výskyt Oxidační zóny sulfidických ložisek mědi. Tvrdost 2½ Hustota 2,2–2,3 Lesk skelný Štěpnost téměř neznatelná > Lom lasturnatý > Soudržnost křehký > > > > Krystalová soustava trojklonná Modrá skalice tvoří vzácně hranolovité nebo čočkovité krystaly, častěji stalaktické agregáty nebo krusty a hrubé útvary. Vzniká zvětráváním měděných rud, její vznik závisí na srážkách. Ve větším množství se vyskytuje jen tam, kde je sucho a málokdy prší. Je snadno rozpustná ve vodě, roztok má typickou modrou barvu a zředěný se dodnes v mnohých zemích používá jako ochranný prostředek ve vinařství. Podobné minerály Azurit na rozdíl od modré skalice není rozpustný ve vodě. kulovité agregáty zrnitý agregát 18 Lirokonit Cu2Al(AsO 4)(OH) 4 • 4 H2O Výskyt Oxidační zóny ložisek mědi. > > > > > > Tvrdost 2–2½ Hustota 2,95 Lesk skelný Štěpnost špatná Lom lasturnatý Soudržnost křehký Krystalová soustava jednoklonná 018-024_kamenyCZ.indd 18 Lirokonit tvoří modré až modrozelené tabulkovité, typicky čočkovité krystaly (podle nich dostal v některých čočkovité jazycích jméno) a má hrubý povrch. Často krystaly tvoří drúzy. Vzniká zvětráváním rud mědi obsahujících arzen. tabulkovitý krystal Podobné minerály Čočkovité krystaly jsou velmi charakteristické. Azurit a malachit mají jinou barvu a po kápnutí kyseliny chlorovodíkové šumí. 10.8.15 13:46 Linarit PbCu[(OH)2/SO 4] Linarit tvoří inkoustově modré prizmatické, vzácněji výrazně velké tabulkovité krystaly. Na povrchu bývá často drsný. Většinou se vyskytuje doprovázen cerusitem. Vzniká na místech, kde společně zvětrávají olověné a měděné rudy. Po kápnutí kyseliny chlorovodíkové se zbarví na povrchu bíle v důsledku tvorby chloridu olovnatého. Podobné minerály Linarit se po kápnutí kyseliny chlorovodíkové zbarví bíle, azurit šumí. sloupcovité krystaly Výskyt Oxidační zóny ložisek olova. > > > > > > Tvrdost 2½ Hustota 5,3–5,5 Lesk skelný Štěpnost znatelná Lom lasturnatý Soudržnost křehký prizmatický krystal Krystalová soustava jednoklonná 19 krystaly cumengitu podobné boleitu Boleit Pb9Cu8Ag3Cl21(OH) 16 • H2O Sytě modré krystaly boleitu připomínají krychle. Jsou narostlé na sobě, prorostlé nebo tvoří pravidelné vrstvy. Zvlášť dobře vyvinuté krystaly se nacházejí v dutinách starých strusek. Podobné minerály Diaboleit a cumengit jsou boleitu velmi podobné a často se vyskytují spolu s ním. Mají však jiné krystaly. 018-024_kamenyCZ.indd 19 krychle Výskyt Oxidační zóny ložisek mědi. > > > > > > Tvrdost 3–3½ Hustota 5,1 Lesk skelný Štěpnost dokonalá Lom lasturnatý Soudržnost křehký Krystalová soustava čtverečná, pseudokubické krystaly 10.8.15 13:46 Azurit Cu3[OH/CO3]2 tabulkovitý krystal Výskyt Oxidační zóny ložisek mědi. > > > > > > Tvrdost 3½ Hustota 3,7–3,9 Lesk skelný Štěpnost dokonalá Lom lasturnatý Soudržnost křehký Krystalová soustava jednoklonná malachit Azurit tvoří sloupcovité až tabulkovité krystaly, kulovité shluky, krusty, radiálně paprsčité (růžicovité) agregáty, nejčastěji však bývá hrubý a zemitý. Pro svou modrou barvu se používá jako barvivo v malířství, kvůli menší pevnosti a trvanlivosti je ceněn méně než lazurit. V kontaktu se vzdušným kyslíkem se může přeměnit v zelený malachit při zachování stejné krystalické formy. V malířství to mimo jiné znamená, že například modré nebe na obraze časem zezelená. 20 azurit tabulkovitý krystal Podobné minerály Pro azurit je typické šumění po kápnutí kyseliny chlorovodíkové. 018-024_kamenyCZ.indd 20 duftit 10.8.15 13:46 Connellit Cu19Cl4SO 4(OH)32 • H2O kulovité trsy jehlicovitých krystalů Výskyt Oxidační zóny ložisek mědi. Connellit tvoří modré jehlicovité krystaly, často v drúzách. Buttgenbachit, který od něho běžnými prostředky není rozeznatelný, obsahuje navíc dusík. Někdy se vyskytuje i v antických struskách. > > > > > > paprsčitý agregát Tvrdost 3 Hustota 3,41 Lesk skelný Štěpnost neznatelná Lom lasturnatý Soudržnost křehký buttgenbachit Krystalová soustava šesterečná vláknité krusty Podobné minerály Azurit nemá nikdy jehlicovité krystaly, kyanotrichit se běžnými postupy těžko odlišuje, je ale o něco světlejší. 21 Kyanotrichit Cu4 Al2[(OH) 12/SO 4] • 2 H2O Sytě modrý kyanotrichit tvoří krystaly jehlicovité až dlouze tabulkovité, vlasovité, v trsech a růžicích. Často tvoří sametové povlaky na matečných horninách, pročež se mu říká „měděný samet“. 018-024_kamenyCZ.indd 21 Podobné minerály Azurit je podstatně tmavší, connellit se běžnými prostředky nedá odlišit, agardit je mírně do zelena a nemá modrý vryp. sametové povlaky Výskyt Oxidační zóny ložisek mědi. > > > > > > Tvrdost 3½–4 Hustota 3,7–3,9 Lesk skelný až hedvábný Štěpnost žádná Lom nepravidelný Soudržnost křehký kulovité trsy jehlicovitých krystalů Krystalová soustava kosočtverečná limonit 10.8.15 13:46 Langit Cu4(SO 4)(OH)6• 2 H2O Výskyt Oxidační zóny ložisek mědi; staré strusky – většinou jako velmi mladé útvary. Langit tvoří modré až zelenomodré krystaly, krystalové porosty, dendritické agregáty a často též krustovité povlaky. Velmi mladé útvary tohoto minerálu najdeme často na stěnách podzemních chodeb, tunelů a štol, a někdy dokonce i na dřevě, jímž jsou štoly vyztuženy. tabulkovité krystaly > > > > > > Tvrdost 3–4 Hustota 3,48–3,50 Lesk skelný Štěpnost špatná Lom lasturnatý Soudržnost křehký Krystalová soustava kosočtverečná ledvinitá krusta Podobné minerály Azurit je tmavě modrý a po kápnutí kyseliny chlorovodíkové šumí, linarit je tmavě modrý a po kápnutí HCl zbělá. 22 Cornetit Cu3PO 4(OH)3 Výskyt Oxidační zóny ložisek mědi. > > > > > > Tvrdost 4½ Hustota 4,1 Lesk skelný Štěpnost žádná Lom nepravidelný Soudržnost křehký Modré krystaly cornetitu bývají krátká prizmata, často zaoblená. Na matečných horninách tvoří krusty a typické paprsčité nebo růžicovité agregáty. Vzácnější jsou útvary v podobě pravidelných stalaktitů. růžicovité agregáty ledvinitá krusta Krystalová soustava kosočtverečná 018-024_kamenyCZ.indd 22 Podobné minerály Azurit po kápnutí kyseliny chlorovodíkové šumí. Linarit se vyskytuje v jiné paragenezi a po kápnutí kyseliny chlorovodíkové zbělá. 10.8.15 13:46 Lazurit (lapis-lazuli) Na8[S/(AlSiO 4)6] Lazurit tvoří vzácně srostlé rombické dvanáctistěny, většinou v hrubě zrnitých, těsně sevřených útvarech. Jeho charakteristickou barvou je modrá, často se v něm vyskytuje bílý kalcit a roztroušená zlatavá zrnka pyritu. Díky příjemnému vzhledu se stal oblíbeným drahokamem, který byl nalezen i v hrobkách egyptských faraonů. Pro stálost a odolnost vůči dennímu světlu je nejcennějším modrým barvivem používaným například při zobrazování Matky Boží. Výskyt V přírodním mramoru. > Tvrdost 5–6 > Hustota 2,38–2,42 > Lesk skelný, na vrypu mastný > Štěpnost sotva znatelná > Lom lasturnatý > Soudržnost křehký pyrit kabošon Krystalová soustava krychlová Podobné minerály Azurit po kápnutí kyseliny chlorovodíkové šumí. Barvený jaspis (tzv. německý lapis) nemá pyritová zrnka. kubický krystal 018-024_kamenyCZ.indd 23 23 lazurit kalcit 10.8.15 13:46 Crossit Na2(Mg,Fe)3(Fe,Al)2[(OH)2|Si8O22] Výskyt Krystalické břidlice bohaté na sodík. > > > > > > Tvrdost 6 Hustota 3,1–3,2 Lesk diamantový Štěpnost dokonalá Lom lasturnatý Soudržnost křehký Modrošedý crossit je typickým minerálem modrých břidlic – hornin, které byly geologickými procesy rychle dopraveny do velkých hloubek zemské kůry. Tvoří prizmatické, tabulkovité krystaly, vláknité, jehlicovité, často paprsčitě uspořádané. Břidlice bohaté na crossit se někdy používají jako dekorativní kameny. Podobné minerály Pumpellyit a epidot jsou zelené, glaukofán nelze běžnými prostředky odlišit. paprsčitý agregát krystalová vlákna Krystalová soustava jednoklonná jehlicovité krystaly 24 Glaukofán Na2Mg3Al2[(OH)2|Si8O22] Výskyt Krystalické břidlice bohaté na sodík. > > > > > > Tvrdost 6 Hustota 3,0–3,1 Lesk skelný Štěpnost dokonalá Lom lasturnatý Soudržnost křehký Temně modrý glaukofán je nejtypičtějším zástupcem alkalických (sodných) amfibolů. Je typickým minerálem modrých břidlic – hornin, které byly geologickými procesy rychle dopraveny do velkých hloubek zemské kůry. Tvoří prizmatické, tabulkovité krystaly – vláknité, jehlicovité, často paprsčitě uspořádané. Zvlášť atraktivní je modrý glaukofán sdružený se zeleným fuchsitem. paprsčitý agregát Krystalová soustava jednoklonná 018-024_kamenyCZ.indd 24 jehlicovité krystaly Podobné minerály Pumpellyit a epidot jsou zelené, crossit nelze běžnými prostředky odlišit. 10.8.15 13:46