Křemen a krystalické břidlice: Podrobný průvodce

Základním stavebním kamenem každé pevné planety jsou minerály, ze kterých se pak skládají horniny. Věda o minerálech, jejich vlastnostech, výskytu a využití se nazývá mineralogie. Minerál (latinského minera - důl) čili nerost je prvek nebo stejnorodá chemická sloučenina, která je za normálních podmínek krystalická a která vznikla jako výsledek geologických procesů. Minerály tedy můžeme popsat chemickým vzorcem. V přírodě je známo přes 5 000 minerálů a každým rokem bývá objeveno kolem 50 dalších. Hornina je heterogenní směs tvořená různými minerály, někdy i organickými složkami, vulkanickým sklem či kombinací těchto komponentů. Výjimku tvoří pouze monominerální horniny, které jsou tvořené pouze jedním minerálem.

Křemen: Vlastnosti a vznik

Křemen je přírodní oxid křemičitý (SiO₂) a jedná se o jednu z nejhojnějších složek zemské kůry. Společně se živci se jedná o nejrozšířenější minerál v zemské kůře. Struktura křemene je tvořena sítí tetraedrů SiO₄, které jsou spojeny svými vrcholy a každý křemík tak sdílí se sousedy kyslíky. Křemen patří mezi oxidy, jeho struktura je však zároveň základem struktury tektosilikátů (tedy hlavně živců, foidů a zeolitů). Křemen je mimořádně hojný minerál, nejčastěji se vyskytuje jako světle šedý či bílý v mnoha horninách, má však také mnoho zajímavých barevných variet a pestrou škálu krystalových tvarů.

Fyzikální a chemické vlastnosti křemene

• Tvrdost: Křemen je velmi tvrdý (stupeň tvrdosti 7), rýpe i do skla.
• Štěpnost: Je neštěpný.
• Lom: Lom křemene je lasturnatý, někdy až tříštivý.
• Odolnost: Kromě vysoké mechanické odolnosti je křemen také velice odolný proti působení chemikálií, dobře se rozpouští pouze v kyselině fluorovodíkové (HF).
• Piezoelektrické vlastnosti: Krystaly mají piezoelektrické vlastnosti.

Krystalizace a formy křemene

Křemen může vznikat do 870 °C při různých tlacích. Při teplotách nad 573 °C krystalizuje z magmatu hexagonální β-křemen (vyšší křemen). Za nižších teplot vzniká trigonální α-křemen (nižší křemen), který může vznikat i dlouhodobou vnitřní rekrystalizací vyššího křemene. Nižší křemen je mnohem běžnější, prakticky všechny pěkné dutinové krystaly náleží nižšímu křemeni. Křemen vytváří dlouze sloupcovité šestiboké krystaly, odborně se jedná o hexagonální prizma (šestiboký hranol) ukončené romboedry (pravé a levé klence). Plochy prizmatu bývají téměř vždy příčně rýhované. Podle orientace klenců se krystal křemene označuje jako levý anebo pravý. Křemeny často dvojčatí.

Mezi typické tvary patří kostrovitý vývoj krystalů, hypoparalelní srůsty a zejména sběratelsky vyhledávané žezlové (holubníkové) křemeny, kdy na původní tenký krystal narůstá mladší a větší. Další specialitou jsou tzv. fantomy, kdy na starším menším krystalu naroste větší.

Vznik a výskyt křemene

Křemen vzniká krystalizací z magmatu a je součástí většiny běžných magmatických hornin (žuly, pegmatity, diority, ryolity). Díky své vysoké mechanické i chemické odolnosti přechází při zvětrávání i do mnoha sedimentárních hornin (pískovce, slepence, brekcie). Může vznikat i chemickým srážením z roztoků (rohovce, opály) či usazováním křemičitých schránek a jehlic hub (radiolarity, spongility). Magmatické i sedimentární horniny se mění na metamorfované horniny, křemen bez problémů vydrží většinu běžných tlaků i teplot v zemské kůře a přechází proto i do metamorfitů (ruly, kvarcity, granulity, amfibolity).

Čtěte také: Nápady na instalaci křemene na stěny

Druhým typickým způsobem vzniku křemene je krystalizace či vysrážení z vodních (hydrotermálních) roztoků. Za běžných povrchových podmínek je samozřejmě rozpustnost křemene ve vodě velmi malá, hlouběji v zemské kůře však díky vyššímu tlaku, teplotě i přítomnosti dalších látek výrazně roste. Z podobných roztoků vznikají jak klasické křemenné žíly, tak rudní žíly s křemenem a karbonáty, fluorit-barytové žíly s křemenem a řada dalších typů. Za nižších teplot a tlaků pak vznikají také alpské žíly, které jsou speciálním typem hydrotermálního procesu. Většina druhů žil je vázána na zlomy a další tektonické poruchy, kde mohou roztoky snadno proudit. Na hydrotermálních a zejména alpských žilách často vznikají nádherné ukázky krystalovaných křemenů.

Barevné variety křemene

Barva křemene je velmi proměnlivá, nejčastěji našedlá či bílá. Existuje však i řada variet, které jsou zbarvené díky defektům ve struktuře či mikroskopickým příměsím dalších minerálů.

Přehled barevných variet křemene

Ametyst

Ametysty mají fialovou barvu, která vzniká díky přirozené radiaci z okolních hornin a přítomnosti Fe ve struktuře. Zahřátím se barva mění na žlutooranžovou, což je mezi obchodníky oblíbený způsob výroby citrínů a ametrínů. Většina ametystů na denním světle časem bledne. Ametysty často vyplňují geody (dutiny ve vulkanických horninách), kde tvoří souvislou výplň, obvykle tvořenou pouze klencovými špicemi bez vyvinutých prizmat. Prizmatické a žezlové ametysty jsou vzácně přítomné na hydrotermálních žilách a v pegmatitech, někdy dokonce i na alpských žilách. V pegmatitech a na alpských žilách někdy vznikají krystaly tvořené částečně záhnědou i ametystem, někdy také ametysty narůstají na záhnědové žezlo. Dalším typickým výskytem ametystu jsou masivní křemenné žíly, kde se zpravidla střídají vrstvy ametystu a mléčného křemene a vytváří typické vrstevnaté struktury. Zonální ametystové žíly se vyskytují především v Bochovicích a Hostákově, podobné jsou známé i ze západních Čech. Ametysty vyplňují melafyrové geody v Podkrkonoší, z České Meze a Nového Veselí pochází nádherné žezlové ametysty. Ze světových lokalit jsou významné především obří geody s ametysty z Uruguaye a Brazílie, méně časté jsou v Indii. Zajímavé prizmatické ametysty pochází z Mexika a Kazachstánu, zvláštní ametystové srostlice zvané "cactus quartz" jsou z JAR. Špičkové ametysty pochází z lokalit v Namíbii, vynikající záhnědová žezla s ametystovými krystaly se nachází v Nevadě v USA.

Záhněda a morion

Hnědé a kouřové křemeny se označují jako záhněda. Barva záhněd souvisí s nepatrnou příměsí hliníku ve struktuře a vzniká zřejmě až dlouho po vykrystalování křemene vlivem přirozené radiace. U přírodních záhněd jejich barva mizí při teplotách nad 200 °C. Obchodníci záhnědy s oblibou vyrábí umělým ozářením mnohem hojnějších křišťálů či běžného křemene. Mezi typické lokality záhněd patří především řada pegmatitů na Vysočině, ale i v jižních a západních Čechách. Špičkové záhnědy pochází také z rudních žil na Cínovci. Mezi světově proslulé lokality záhněd patří alpské žíly ve Francii, Švýcarsku a Itálii. Krásné záhnědy pochází také z pegmatitů v Coloradu v USA, v Brazílii, Rusku, Namíbii, na Madagaskaru a mnoha dalších lokalitách. Extrémně tmavé záhnědy, obvykle prakticky neprůhledné a černé, se označují jako morion. Přírodní moriony jsou poměrně vzácné, lze na ně narazit v pegmatitech, mnohem běžnější jsou například v Hostákově na křemenných žilách nebo na Cínovci. Světové lokality morionu jsou v Coloradu v USA, v Rusku a Mongolsku.

Růženín

Růžové křemeny se česky označují jako růženín, ovšem v němčině i angličtině existují dvě variety růžového křemene. První je běžný růženín, který se nejčastěji vyskytuje v jádrech pegmatitů. O původu zbarvení se doposud vedou spory a zřejmě neexistuje pouze jedna univerzální příčina. Mezi uváděné možnosti patří příměs TiO₂, inkluze dumortieritu i radiace. Růženíny jsou obvykle poměrně stabilní, ale některé na denním světle časem blednou. Klasickými nalezištěmi růženínu jsou Dolní Bory, Údraž a Písek, ale vyskytuje se i na řadě dalších pegmatitů. Mezi hlavní světové lokality patří mohutné pegmatity v Brazílii a na Madagaskaru, kde se těží i bloky desítky metrů mocné a sytě barevné. Druhým typem růžového křemene jsou jeho krystalické formy, často i poměrně průhledné. Narozdíl od běžného růženínu je zbarvení způsobeno náhradou malého množství Si ve struktuře za Al a P, zároveň je nutná i silná radiace. Krystalované růžové křemeny jsou velmi vzácné, často jsou pozdní a narůstají v pegmatitových dutinách na záhnědy. Krystalované růžové křemeny se vzácně vyskytují také na ametystových žilách. Tyto křemeny na světle rychle blednou! Jedinou produktivní zemí pro krystalované růžové křemeny je Brazílie, přestože původně byly popsány z USA.

Čtěte také: Jak funguje krystalická izolace betonu

Citrín

Žluté křemeny se označují jako citríny, u některých mohou krystaly vypadat hnědé anebo hnědozelené a výrazně žluté jsou až při prosvícení. Přírodní citríny jsou poměrně vzácné, jejich zbarvení má zřejmě víc příčin. Skoro všechny citríny na trhu jsou přepálené ametysty. Nejběžnější jsou typické ametystové geody z Brazílie, které mají charakteristickou oranžovou barvu, kterou přírodní citríny nemívají. Krásné citríny pochází z Vysočiny, zejména z Bobrůvky, Suků a Laštoviček. Mezi významné světové výskyty patří především pegmatity v Rusku, Namíbii či na Madagaskaru.

Křišťál

Čiré křemeny se označují jako křišťál, často se vyskytují jako prizmatické krystaly na hydrotermálních žilách. Může jít o výše teplotní čistě křemenné žíly, nízkoteplotní alpské žíly anebo rudní žíly s křemenem. Nádherné křišťály pochází především z Velké Kraše, Červené Vody, Vernířovic a Korálových jam v Jeseníkách. Menší krystaly křišťálu pochází také z řady hydrotermálních žil, například z Příbrami, Ratibořských Hor, Krupky a dalších. Na českých pegmatitových žilách jsou čisté křišťály méně běžné. Mezi světovými křišťály dominují zejména vynikající a obrovské krystaly z Colemans Mine v USA, z Číny a Brazílie. Velké a velice čisté křišťály pochází také z Alp a Afghanistánu.

Speciální variety křemene

• Hvězdovce: Speciální varietou křemene jsou vějířkovité růžice, někdy uspořádané až do kulovitých agregátů. Českou klasikou je lokalita Strážník u Peřimova. Velmi zajímavé a barevné hvězdovce pochází i z oblasti Barrandienu.
• Železáky: Takzvané železáky jsou českou specialitou, vyskytují se zejména v okolí Brd. Jedná se o masivní prokřemenělé kusy, pestře zbarvené oxidy železa do červena a do žluta. Běžně se vyskytují také společně se stříbrným hematitem a vytváří zajímavé proužkované či skvrnité textury (tzv. pisolity). V některých oblastech se vyskytují prokřemenělé stromatolity se zajímavou vrstevnatou texturou. Železáky se obvykle řežou a leští. Nejčastěji se sbírají na polích v okolí Holoubkova, Cheznovic, Olešné či Zaječova.
• Chalcedon: Odrůdou křemene je také kryptokrystalický chalcedon, který byl dříve považován za amorfní. Chalcedon má vláknitou mikrostrukturu a často vzniká vnitřní rekrystalizací amorfního opálu. Chalcedon běžně obsahuje ve struktuře až 30 % amorfního opálu či móganitu (monoklinický oxid křemičitý). Mezi typické výskyty patří především geody a pukliny ve vulkanitech, často také vyhojuje pukliny v hadcích. Protože však vytváří celou řadu poddruhů či směsí s opálem, jako jsou jaspisy, onyxy, acháty, plazmy a další, bude mu věnován samostatný článek.

Krystalická břidlice (Fylitická břidlice)

Krystalická břidlice je metamorfovaná hornina, která je tvořena téměř rovnoběžně uspořádanými slídami, chloritem, křemenem a dalšími typickými minerály. Z komerčního hlediska je břidlice přírodní kámen s dobře vyvinutou dělitelností, která umožňuje snadnou štípatelnost.

Definice a složení fylitické břidlice

Fylitická břidlice je velmi slabě metamorfovaná hornina na přechodu mezi nemetamorfovanou břidlicí a fylitem. Od fylitu se liší méně intenzivní břidličnatostí, slabším svraštěním a matnějším leskem. Barva horniny je v závislosti na složení šedobílá, stříbřitá, nazelenalá nebo hnědočerná. Textury bývají obvykle plošně paralelní nebo břidličnaté, foliace může být málo výrazná. Hornina je jemnozrnná až masivní, struktura hoemoblastická - lepidoblastická nebo granolepidoblastická.

V minerálním složení fylitické břidlice převládá křemen, plagioklas (albit), hydromuskovit, hydrobiotit, sericit nebo pyrofylit. V různém množství může být přítomen grafit, chloritoid nebo pyrit. Původně klastické minerály jsou částečně rekrystalované. Za přechod sedimentární horniny do metamorfované se považuje přeměna organické substance na grafit, přeměna illitu na sericit, případně vznik některých zeolitů.

Čtěte také: Svět geologie: Břidlice a druhy hornin

Metamorfní podmínky a výskyt

Fylitické břidlice jsou typickým reprezentantem hornin nízkého stupně regionální metamorfózy. Vznikají zpravidla metamorfózou jílových břidlic a obdobných sedimentů. Metamorfní podmínky jsou regionální, epizonální v orogenních pásmech, charakteristické velmi nízkou teplotou a slabým tlakem nadloží, avšak s velmi silným orientovaným tlakem. Horní teplotní hranice jejich vzniku se pohybuje přibližně kolem 500 °C. Typickým příkladem jsou pokrývačské fylitické břidlice z povodí Střely u Rabštejna a Manětína. Fylity (a fylitické břidlice) jsou hojně rozšířeny v západní části Krušných hor, v Barrandienu, Krkonoších a Podkrkonoší, Železných horách a Hrubém Jeseníku.

Praktické využití fylitických břidlic

Tence deskovitá odlučnost fylitických břidlic byla dobrým předpokladem pro jejich využití ve stavebnictví, kde se používaly jako pokrývačské břidlice.

Využití křemene a břidlice

Křemen je běžnou součástí stavebních hmot, v písku a štěrku. Čisté křemenné písky se používají zejména ve sklářství, keramickém průmyslu a hutnictví. Křemen také slouží jako plnivo a abrazivo. Vysoce čistý křemen je zdrojem Si pro výrobu polovodičů. Drahokamové křišťály, záhnědy, citríny a ametysty se hojně využívají ve šperkařství. Surový křemen je klíčovým minerálem v různých průmyslových odvětvích. Jeho vysoká tvrdost a odolnost proti chemickému vlivu z něj činí ideální materiál pro výrobu skla, keramiky a stavebních materiálů. V alternativní medicíně je surový křemen považován za kámen s energetickými vlastnostmi.

Sběratelství

Surový křemen, zejména křišťál, je vysoce vyhledávaný sběrateli minerálů. Nejvíce ceněné jsou velké, neporušené krystaly s vysokou průhledností a minimem inkluzí. Sbírání surového křemene má své kořeny v geologii a mineralogii, kde se studují jeho fyzikální a chemické vlastnosti. I když surový křemen není tak esteticky dokonalý jako jeho opracované formy, je vysoce ceněný mezi sběrateli minerálů pro svou přirozenou krásu a unikátní krystalické tvary.

tags: #kremen #krystalicka #bridlice #informace

Oblíbené příspěvky:

• Recenze: Bílá samolepicí fólie na lamino
• Průvodce výběrem štípacího automatu
• Praktické výzvy bydlení pod střechou
• Vše o sádrové stěrce Fermacell a sádrovláknitých deskách
• Jak vybrat správný beton a štěrk