Minerál

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
Rôzne druhy kryštálov kremeňa, jedného z najbežnejších minerálov. Prírodovedné múzeum vo Frankfurte.
Zbierka rôznych minerálov
Detail labradoritu

Minerál alebo nerast je substancia (prvok alebo chemická zlúčenina), ktorá[1]:

  • je za normálnych podmienok kryštalická
  • prirodzene sa vyskytuje v prírode
  • má rovnorodé chemické zloženie (môže sa však v rámci istých medzí meniť) a rovnorodé fyzikálne vlastnosti v ľubovoľnej časti (rovnorodú štruktúru aj na mikroskopickej úrovni); samozrejme sa nevylučuje prítomnosť vrastlíc a iných porúch v mineráli

Spravidla sa uvádza aj, že minerál musí byť anorganický (po slovensky neústrojný), ale hoci veľká väčšina minerálov je anorganická, existuje aj niekoľko organických (ústrojných) minerálov. Okrem toho sa niekedy uvádza, že môže byť akéhokoľvek skupenstva, čiže sem patria aj plyny ako oxid uhličitý či sírovodík. Ďalej sa niekedy uvádza, že museli vzniknúť prostredníctvom geologických procesov (teda na Zemi), ale dnes sa už za minerály považujú aj látky z iných kozmických telies (Mars, Mesiac, meteority). Minerály sú materiálom, z ktorého pozostávajú všetky horniny[2].

Existuje niekoľko substancií považovaných často za minerály, hoci porušujú vyššie uvedenú definíciu, sú to napríklad:

  • dve kvapalné látky: ortuť a kvapalná voda (niekedy sa voda v kvapalnom stave, na rozdiel od ľadu medzi minerály neradí)
  • mineraloidy, čiže amorfné anorganické (po slovensky beztvaré neústrojné) látky bez kryštálovej štruktúry, ktoré inak spĺňajú definíciu minerálu (opál, obsidián); amorfné minerály vytvárajú zvyčajne guľovité alebo hroznovité útvary
  • biogénne (čiže v živých sústavách obsiahnuté) materiály, ak sa na ich formovaní podieľali geologické procesy (napr. minerály guana).

Naopak za minerály nie sú považované:

  • atmosférické plyny atď. (tie sa však niekedy za minerály považujú, pozri vyššie)
  • ropa a nekryštalické bitúmenové látky, napr. uhlie, tie sa však za minerály často považujú tiež
  • antropogénne (človekom vytvorené) materiály, geologickými procesmi modifikované antropogénne materiály,
  • látky vzniknuté zásahom človeka do prírody (napr. produkty horenia uhoľných háld), ale naopak za minerály považujeme látky vzniknuté premenou materiálu háld baní, na stenách baníckych diel atď.
  • biogénne materiály, ak nie sú modifikované geologickými procesmi (žlčové kamene, schránky mäkkýšov a pod.),
  • zmesi minerálov (horniny)
  • horniny, čo sú obyčajne mechanické zmesi rôznych minerálov (napr. žula sa skladá z kremeňa, živcov, sľúd a ďalších minerálov). Výnimkou sú monominerálne horniny, ktoré sú tvorené iba jedným minerálom (napr. mramor sa skladá len zo zŕn kalcitu).

Ako vidno, definície sa mierne rozchádzajú, dôležité ale vždy je, že minerál vznikol prirodzenými silami bez ľudského zásahu.

Chemické zloženie minerálu možno vyjadriť chemickou značkou alebo chemickým vzorcom. Veda o mineráloch (nerastoch) je mineralógia, v staršej literatúre aj nerastopis.

Kryštály[upraviť | upraviť zdroj]

Minerály (syn. nerasty) v zemskej kôre vznikajú v dutinách, tavenine magmy, trhlinách a podobne kryštalizáciou (tvorením kryštálov) z tavenín, z roztokov alebo z plynov. Kаždý minerál má charakteristický tvar kryštálu (napríklad halit má kryštál tvaru kocky), pozri aj kryštálová štruktúra. V hornine býva kryštál často deformovaný, pretože mu prekáža iný minerál. Kryštál môže byť mikroskopicky malý, niekoľkocentimetrový a ojedinele aj niekoľkometrový.

Kryštály narastené na spoločnom základe vytvárajú drúzu. Veľa kryštálov toho istého minerálu vyvíjajúcich sa na obmedzenom priestore vytvára kryštalické agregáty (zhluky kryštálov).

Horninotvorné minerály[upraviť | upraviť zdroj]

Olivín, bežný horninotvorný minerál tvoriaci podstatnú časť zemského plášťa.

Väčšina hornín sa z väčšej časti skladá (okrem iného) z pomerne malého počtu (asi 30) minerálov, ktoré nazývame horninotvorné minerály.

Vyše 90 % zemského povrchu tvoria minerály kremičitany (olivín, pyroxén, amfibol, živec a kremeň), ktoré sú v magmatických, metamorfných aj v ílovitých sedimentárnych horninách. Druhou významnou skupinou sú uhličitany, ktoré sú v sedimentárnych horninách (napr. vo vápenci), treťou skupinou sú oxidy (hematit).

Delenia (systematika)[upraviť | upraviť zdroj]

Podľa vzniku
  • primárne minerály, ktoré vznikli v rovnakom čase ako hornina, ktorej sú časťou
  • sekundárne minerály, ktoré vznikli až chemickým zvetrávaním alebo metamorfózou z primárnych minerálov

alebo (pozri dole kapitolu Vznik)

  • endogénne minerály
  • exogénne minerály
Podľa obsahu kovov
  • rudné minerály – obsahujú využiteľné kovy (napr. magnetit), spracúvajú sa v baniach
  • nerudné minerály – neobsahujú kovy alebo obsahujú len nevyužiteľné kovy (napr. kamenná soľ), používajú sa v stavebníctve, sklárstve, energetickom priemysle, chemickom priemysle a pod.
Podľa chemickej „zložitosti“
  • prvky
  • zlúčeniny

Podľa chemického zloženia a kryštalografických vlastností rozlišujeme nasledujúcu tzv. sústavu minerálov (tzv. kryštalo-chemická sústava):

Prvky[upraviť | upraviť zdroj]

Zlatý nuget

Prvky sú minerály, ktoré sú tvorené len jedným chemickým prvkom. Patrí sem 20 minerálov, z toho 10 geologicky signifikantných. Delia sa na kovové a nekovové (prípadne aj polokovové). Kovové sa delia na krehké a kujné.

Sulfidy[upraviť | upraviť zdroj]

Pyrit

Sulfidy pozostávajú zo zlúčeniny síry s kovmi alebo polokovmi. K sulfidom patrí asi 600 minerálov. Z mineralogického hľadiska sem patria aj selenidy (obsahujúce selén), teluridy (obsahujúce telúr), antimonidy (obsahujúce antimón) a bizmutidy (obsahujúce bizmut).

Halogenidy[upraviť | upraviť zdroj]

Je ich asi 140 a pozostávajú zo zlúčenín fluóru, chlóru, brómu alebo jódu s katiónmi ako sú sodík alebo vápnik.

Oxidy a hydroxidy[upraviť | upraviť zdroj]

Hematit

Zo zlúčeniny kovov alebo nekovov s kyslíkom alebo hydroxylovými skupinami (skupiny OH-) vzniká asi 400 oxidov resp. hydroxidov.

Kyslíkové soli[upraviť | upraviť zdroj]

Uhličitany[upraviť | upraviť zdroj]

Je ich vyše 200 a sú to kyslíkové soli s aniónovým komplexom (CO3)2-.

Fosforečnany, arzeničnany, vanadičnany[upraviť | upraviť zdroj]

Fosforečnany sú kyslíkové soli aniónovým komplexom [ PO4]3-. Väčšinou sa sem zaraďujú aj arzeničnany a vanadičnany [VO4]3-. Do skupiny patrí asi 400 minerálov.

  • príklady: apatit (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)), tyrkys (CuAl6(PO4)4(OH)8 · 5H2O), karnotit (K2(UO2)2(VO4)2 · 3H2·)

Dusičnany[upraviť | upraviť zdroj]

Dusičnany sú ľahko rozpustné soli s aniónovým komplexom [ NO3]-, ktorý je väčšinou spojení so sodíkom alebo draslíkom.

Sírany (sulfáty)[upraviť | upraviť zdroj]

Anhydrit

Síranov je asi 300 a sú kyslíkové soli s aniónovým komplexom [ SO4]2-. Zaraďujú sa sem aj chromany, telurany a iné.

Molybdénany a volfrámany[upraviť | upraviť zdroj]

Príbuzné molybdany a volframany sú zlúčeniny kovov s aniónovým komplexom [MoO4]2- resp. [WO4]2-.

Boritany[upraviť | upraviť zdroj]

Medzi boritany patrí asi 125 minerálov, ktoré obsahujú boritanový komplex [BO3]3-.

Kremičitany (silikáty)[upraviť | upraviť zdroj]

Kremeň

Kremičitany predstavujú asi 500 zlúčenín, v ktorých tetraéder [ SiO4]4- tvorí podstatný stavebný kameň.

Organolity[upraviť | upraviť zdroj]

Medzi organolity patrí kyselina mellitová a kyselina šťaveľová.

Boritany a dusičnany sa niekedy dávajú do jednej skupiny s uhličitanmi, molybdenany a volframany so síranmi a kozmické minerály často tvoria samostatnú skupinu. Pri takomto postupe dostaneme sústavu tzv. tried, ktorá je od 60. rokov 20. storočia azda (aspoň v Česku a na Slovensku) najbežnejšia:

Vlastnosti minerálov[upraviť | upraviť zdroj]

minerály majú množstvo fyzikálnych a chemických vlastností, pomocou ktorých sa dajú identifikovať.

Fyzikálne vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Kryštál číreho kremeňa.
Vybrúsený kryštál ametystu, jednej z odrôd kremeňa.

Z fyzikálnych vlastností sa najprv skúma farba, lesk a vzhľad (habitus). Potom sa určuje tvrdosť, špecifická hmotnosť - hustota a farba vrypu. Štiepateľnosť a lom bývajú prevažne dobre viditeľné najmä na čerstvom úlomku minerálu. Najčastejšie zisťované fyzikálne vlastnosti minerálov sú:

Chemické vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Chemické vlastnosti sú základom delenia minerálov (pozri hore). Chemické vlastnosti závisia od chemického zloženia a kryštálovej štruktúry. Najdôležitejšou chemickou vlastnosťou je samozrejme samotné chemické zloženie vyjadriteľné formou vzorca.

Pri zisťovaní chemických vlastností minerálov sa zisťuje, ako sa minerály rozpúšťajú vo vode (halit sa rozpúšťa, zlato nie), ako regaujú s kyselinami, s roztokmi hydroxidov a podobne. Minerály ako platina, zlato, kremeň sú veľmi odolné proti pôsobeniu kyselín či hyroxidov. minerál sa rozkladá aj pri vysokej teplote (napríklad kalcit sa rozpadá na oxid vápenatý a oxid uhličitý)

Chemické podmienky vzniku minerálov a látkové zloženie zemského telesa skúma geochémia.

Vznik[upraviť | upraviť zdroj]

Minerály môžu vznikať rôznorodými pochodmi a za rozličných podmienok.

Primárny vznik[upraviť | upraviť zdroj]

Endogénne minerály[upraviť | upraviť zdroj]

Endogénne (vzniknuté vo vnútri) minerály vznikajú vďaka uvoľňovaniu tepelnej energie z vnútra zemegule. Minerály takto vzniknuté sú v širšom zmysle slova produkty magmatickej činnosti. Horniny a ložiská vznikajú kryštalizáciou samotnej magmy a jej rozličných odštiepenín. Procesy vzniku minerálov prebiehajú v rozličných hĺbkach pri rozličných ale prevažne vysokých teplotách.

Magmatická tvorba minerálov
Smaragd, druh berylu.

Na Zemi podlieha všetko neustálym premenám. Aj minerály vznikajú, rastú a menia sa. Väčšina z nich vznikla a aj dnes vzniká vo vnútri Zeme, kde sú vysoké teploty (približne 900 - 1300 °C) a tlak tisícok atmosfér. V týchto hĺbkach sa nachádza oblasť žeravo - tekutej silikátovej taveniny, ktorú nazývame magmou. Pretože zemská kôra je stále v pohybe (napr. vznik zlomov, vrásnenia), preniká časť magmy do vyšších a chladnejších vrstiev zemskej kôry, kde postupne tuhne a vytvára masívy hlbinných hornín.Magma je tavenina rozličných kremičitanov a oxidov nasýtená plynmi a vodnou parou. Jej zloženie zodpovedá chemickému zloženiu hornín zemskej kôry. Rozmanité prúdenia udržujú magmu v stálom pohybe, pričom sa v nej uskutočňujú chemické reakcie. Tvoria sa v nej nové zlúčeniny zodpovedajúce novovytvoreným minerálom. Keď prenikne žeravo - tekutá magma, ktorá je pod veľkým tlakom, do vyšších a chladnejších vrstiev zemskej kôry, jej teplota sa znižuje. Počas tohto ochladzovania magmy sa tvoria prvé minerály.

S pribúdajúcim ochladzovaním magmy vzrastá aj počet vznikajúcich minerálov. Špecificky ľahšie minerály, ktoré vykryštalizovali v tomto prvom štádiu, zostávajú vo vyšších vrstvách, zatiaľ čo ťažšie pozvoľna klesajú. Tento proces nazývame magmatickou diferenciáciou. Takto sa na niektorých miestach nahromadia určité minerálty a vznikajú ložiská (napr. magnetitu alebo chromitu). Počas ochladzovania magmy rastú ďalšie kryštály. Vznikajú z nepatrných zárodkov zákonitým navrstvovaním nových stavebných častíc. Tento proces sa končí až po úplnom stuhnutí celej magmy. V záverečnej fáze kryštalizácie sa v magme zväčšuje obsah ľahko pohyblivých zložiek, plynov a vodnej pary, čím sa stáva redšou. Vo väčšej vzdialenosti od pôvodného magmatického centra sa tvoria tzv. pegmatity. Sústreďujú sa v nich minerály, ako napr. sľudy, turmalín, beryl a iné, obsahujúce prvky vzácnych zemín, ale aj rudy cínu a volfrámu. Nakoniec stuhne aj tzv. zvyšková magma. Časť plynov a vodnej pary zostáva v horninách a môže vytvárať mandľovité dutiny (podobne ako zostávajú vzduchové bubliny napr. v bochníku chleba).

Magnezit, v súčasnosti jedna z najvýznamnejších nerastných surovín ťažená na Slovensku.

Niekedy sa tieto dutiny neskoršie vyplnia kremeňom, achátom, chalcedónom alebo inými minerálmi. Podobné „mandle" často nachádzame v melafýrových horninách. Väčšia časť plynov a pár uniká cez pukliny a trhliny v hornine k zemskému povrchu. Pritom sa pôvodne horúce roztoky ochladzujú a vznikajú z nich nové minerály, ktoré pokrývajú steny puklín v podobe kryštálov. V tomto štádiu, ktoré označujeme ako hydrotermálne, vznikajú najznámejšie minerály, ako je napr. kremeň a kalcit. Keď sa v roztokoch vyskytujú prvky ťažkých kovov, môžu vznikať rozličné rudné žily. Ak sa vylučujú určité rudy, ako napr. rudy molybdénu, cínu a volfrámu, priamo z horúcich plynov a pár, hovoríme o pneumatolýze, prípadne o pneumatolytickom vzniku ložísk. Blízko povrchu Zeme sa vodná para mení na vodu. Voda je ešte stále nasýtená minerálnymi látkami a spoločne s presakujúcou povrchovou vodou vyviera v podobe minerálneho prameňa na povrch. Z týchto horúcich alebo chladných minerálnych prameňov sa vylučujú ďalšie minerály, ako napr. žriedlovec (aragonit) alebo gejzirit. Keď prenikajú horúce roztoky a plyny cez trhliny a pukliny v usadených horninách (napr. cez vápenec), rozpúšťajú ich a tak vznikajú nové, druhotné minerály. Takáto tvorba minerálov sa nazýva metasomatóza. Tak vznikli napr. niektoré ložiská magnezitu alebo sideritu (ocieľok).

Exogénne minerály[upraviť | upraviť zdroj]

Exogénne (vzniknuté vonku), ktoré vznikajú pri procesoch prebiehajúcich vďaka vonkajšej slnečnej energii, ktorá dopadá vo forme žiarenia na zemský povrch. Zdrojom materiálu sú rozličné horniny a rudy, ktoré sa obnažujú a rozrušujú na povrchu Zeme. Procesy vzniku minerálov sa odohrávajú v najvrchnejšej časti zemskej kôry a to za nízkych teplôt a tlakov blízkych k atmosférickým, v podmienkach vzájomného pôsobenia fyzikálnych a chemických činiteľov atmosféry, hydrosféry a biosféry.

Sekundárny vznik[upraviť | upraviť zdroj]

Vznik zvetrávaním[upraviť | upraviť zdroj]

Serpentín

Na všetky minerály a horniny na zemskom povrchu pôsobia mnohé rušivé vplyvy, ktoré súborne označujeme ako zvetrávanie. Ide o zložitý komplexný jav, ale pri jeho posudzovaní sa musí prihliadať na hlavné zvetrávacie procesy. Tieto pôsobia pomaly, ale neustále a nezadržateľne. Zmenami teploty, trhavými účinkami mrazu, kryštalizáciou sekundárnych solí, prenosom horninového materiálu vetrom, vodou sa horniny rozrušujú mechanicky, oxidom uhličitým a vodou zasa chemicky. Značný rušivý vplyv majú i biologické procesy.

Zvetrávanie spôsobuje podstatné premeny minerálov. Napríklad živce sa menia na kaolín či iné ílové minerály, olivín sa mení na serpentín a zlatožltý pyrit prechádza na hnedý limonit. Zvetrávaním pyritu sa môže uvoľňovať kyselina sírová, ktorá potom pôsobí na okolie. Jej účinkom môže vznikať napr. z vápenca sadrovec alebo iné sírany. Podobnými procesmi vzniká aj vzácny opál. Zvetrávaním sa môžu vytvoriť z jedného minerálu, napr. chalkopyritu, sekundárne minerálty ako malachit, azurit alebo limonit. Známe kvapľové jaskyne vznikli tiež dôsledkom zvetrávacích pochodov.

Vznik metamorfózou (premenou)[upraviť | upraviť zdroj]

Granát jeden z najbežnejších metamorfných minerálov.

Ako endogénne aj exogénne minerálne masy prekonávajú po svojom vzniku za zmenených vonkajších podmienok rozličné zmeny, čím vlastne vznikajú nové minerály. Týmto zmenám hovoríme metamorfóza. Zvlášť veľké zmeny nastávajú pri tzv. regionálnej metamorfóze.

Žeravo - tekutá magma vystupujúca z hlbín Zeme pôsobí aj na jednotlivé vrstvy zemskej kôry, do ktorých preniká. Mení, metamorfuje okolité staršie horniny, najmä usadené, buď vysokou teplotou a tlakom, alebo chemickými reakciami. Usadené horniny pritom nadobúdajú iný vzhľad a iné fyzikálne aj chemické vlastnosti. Pri týchto procesoch sa tvoria nové, premenené (metamorfované) horniny a minerály. Tak vznikajú napr. niektoré sľudy, granáty, kyanit, staurolit a i.

Vznik chemickým usadzovaním[upraviť | upraviť zdroj]

Kalcit bežný druhotne vykryštalizovaný minerál.

Mnohé minerály sa usadzujú priamo v mori buď odparením vody, alebo zmenou jej chemického zloženia. Takto vznikli ložiská kamennej soli alebo sylvínu. Podobne sa tvorí sadrovec, vápenec a niektoré železné rudy (chamozit alebo tzv. bahenné rudy - limonit).

Biologický vznik[upraviť | upraviť zdroj]

Markazit

Živá príroda nepôsobí na minerály (a horniny) len rušivo. Môže vytvárať aj nové nerasty z minerálnych látok, ktoré sú rozpustené vo vode. Napríklad atoly a celé vápencové masívy sú vlastne produktom živočíchov. Nové minerály sa môžu tvoriť i z rozložených zvyškov mŕtvych oganizmov. Ako príklad možno uviesť v súčasnosti vznikajúce ložiská fosforitov. Biologicky môže vznikať aj síra, liadok, pyrit a markazit.

Paragenéza[upraviť | upraviť zdroj]

Len zriedka sa nerast vyskytuje v prírode samostatne. Takmer vždy ho obklopujú ďalšie, tzv. sprievodné minerály. Takéto nerastné spoločenstvá označujeme termínom paragenéza. Spoločný vznik a výskyt nerastov podlieha určitým zákonom. Poznanie týchto zákonitosti nám umožňuje poznať pochody vzniku nerastov. Nájdením jedného minerálu môžeme predpokladať jestvovanie ďalších sprievodných minerálov.

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. Licker, M.D., 2003, Dictionary of Geology and Mineralogy. McGraw-Hill, New York, s. 206
  2. Bonewitz, R. L. a kol., 2007, Kamene a drahokamy. Podrobný atlas hornín, minerálov, drahých kameňov a fosílií. Slovart, Bratislava, s. 88

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]

Externé odkazy[upraviť | upraviť zdroj]