Nerast

Vybrúsený briliant

Zbierka rôznych nerastov

Detail labradoritu

Nerast alebo minerál je substancia (prvok alebo chemická zlúčenina), ktorá:

• je za normálnych podmienok kryštalická a
• prirodzene sa vyskytuje a
• 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 neraste

Spravidla sa uvádza aj, že nerast musí byť anorganický (po slovensky neústrojný), ale hoci veľká väčšina nerastov je anorganická, existuje aj niekoľko organických (ústrojných) nerastov. 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 nerasty považujú aj látky z iných kozmických telies (Mars, Mesiac, meteority).

Existuje niekoľko substancií považovaných často za nerasty, 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 nerastu (opál, obsidián); amorfné nerasty 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 nerasty nepovažujeme:

• atmosférické plyny atď. (tie sa však niekedy za nerast považujú, pozri vyššie)
• ropu a nekryštalické bitumenné látky, napr. uhlie, tie sa však za nerasty 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 nerasty 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 nerastov
• horniny, čo sú obyčajne mechanické zmesi rôznych nerastov (napr. žula sa skladá z kremeňa, živcov, sľúd a ďalších minerálov). Výnimkou sú monominerálne horniny, ktoré sú tvorené iba jedným nerastom (napr. mramor sa skladá len zo zŕn kalcitu).

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

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

[upraviť] Kryštály

Nerasty v zemskej kôre vznikajú v dutinách, tavenine magmy, trhlinách a podobne kryštalizáciou (tvorením kryštálov) z tavenín, z roztokov alebo z plynov. Каždý nerast má charakteristický tvar kryštálu (napríklad kamenná soľ má kryštál tvaru kocky), pozri aj kryštálová štruktúra. V hornine býva kryštál často deformovaný, pretože mu prekáža iný nerast. Kryštál môže byť mikroskopicky malý, niekoľkocentrimetrový a ojedinele aj niekoľkometrový.

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

[upraviť] Horninotvorné nerasty

Olivín

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

Vyše 90 % zemského povrchu tvoria nerasty 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).

[upraviť] Delenia (systematika)

Podľa vzniku

• primárne nerasty, ktoré vznikli v rovnakom čase ako hornina, ktorej sú časťou
• sekundárne nerasty, ktoré vznikli až chemickým zvetrávaním alebo metamorfózou z primárnych nerastov

alebo (pozri dole kapitolu Vznik)

• endogénne nerasty
• exogénne nerasty

Podľa obsahu kovov

• rudné nerasty – obsahujú využiteľné kovy (napr. magnetit), spracúvajú sa v baniach
• nerudné nerasty – 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 nerastov (tzv. kryštalo-chemická sústava):

[upraviť] Prvky

Zlatý nuget

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

• príklady: meď (Cu), striebro (Ag), zlato (Au), železo (Fe), síra (S), grafit (C), Diamant (C)

[upraviť] Sulfidy

Pyrit

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

• príklady: galenit (PbS), pyrit (FeS₂), sfalerit (ZnS), rumelka (HgS)

[upraviť] Halogenidy

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

• príklady: fluorit (CaF₂), kamenná soľ (NaCl)

[upraviť] Oxidy a hydroxidy

Hematit

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

• príklady: spinel (MgAl₂O₄), hematit (Fe₂O₃), magnetit (Fe₃O₄), korund (Al₂O₃), smolinec (UO₂), goetit (FeO(OH))

[upraviť] Kyslíkové soli

[upraviť] Uhličitany

Malachit

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

• príklady: dolomit (CaMg(CO₃)₂), vápenec (CaCO₃), malachit (Cu₂CO₃(OH)₂)

[upraviť] Fosforečnany, arzeničnany, vanadičnany

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

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

[upraviť] Dusičnany

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

[upraviť] Sírany (sulfáty)

Anhydrit

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

• príklady: anhydrit (CaSO₄), sadrovec (CaSO₄ · H₂O)

[upraviť] Molybdénany a volfrámany

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

• príklady: wulfenit (PbMoO₄), wolframit ((Fe,Mn)WO₄)

[upraviť] Bóritany

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

• príklady: bórax (Na₂B₄O₅(OH)₄ · 8 H₂O), sassolin (H₃BO₃)

[upraviť] Kremičitany (silikáty)

Kremeň

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

• príklady: olivín ((Mg, Fe)₂SiO₄), zirkón (ZrSiO₄), andaluzit (Al₂SiO₅), topás (Al₂SiO₄(OH,F)₂), beryl (Be₃Al₂Si₆O₁₈), kremeň (SiO₂)

[upraviť] Organolity

Medzi organolity patrí kyselina mellitová a kyselina šťaveľová.

• príklady: mellit

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

• I. Prvky
• II. Sírniky
• III. Halogenidy
• IV. Oxidy a hydroxidy
• V. Dusičnany
• VI. Sírany
• VII. Fosforečnany
• VIII. Kremičitany
• IX. Organolity
• X. Meteority

[upraviť] Vlastnosti nerastov

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

[upraviť] Fyzikálne vlastnosti

Kryštál kremeňa

Vybrúsený kryštál ametystu

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:

• vzhľad kryštálu (ním sa zaoberá kryštalografia):
  • habitus nerastu
  • kryštálový tvar
  • kryštálová sústava
• mechanické vlastnosti
  • hustota nerastu
  • tvrdosť nerastu
  • pevnosť nerastu
  • štiepateľnosť nerastu
  • deliteľnosť nerastu
  • lom nerastu
  • súdržnosť nerastu (krehké, jemné, kujné nerasty)
  • pružnosť nerastu
• optické vlastnosti:
  • farba nerastu
  • farba a lesk vrypu
  • lesk nerastu
  • priepustnosť svetla (nerast)
  • lom svetla
  • reflexia
  • dvojlom
  • optická jedno- a dvojosovosť
  • pleochroizmus
  • luminiscencia
• tepelné vlastnosti
  • taviteľnosť
  • žiaruvzdornosť
• fyziologické vlastnosti:
  • chuť
  • vôňa
  • ohmat
• magnetické vlastnosti
• elektrické vlastnosti
• rádioaktivita

[upraviť] Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti sú základom delenia nerastov (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 nerastov skúšame, ako sa nerasty rozpúšťajú vo vode (kamenná soľ sa rozpúšťa, zlato nie), ako regaujú s kyselinami, s roztokmi hydroxidov a podobne. Nerasty ako platina, zlato, kremeň sú veľmi odolné proti pôsobeniu kyselín či hyroxidov. Nerast sa rozkladá aj pri vysokej teplote (napríklad kalcit sa rozpadá na oxid vápenatý a oxid uhličitý)

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

[upraviť] Vznik

Nerasty môžu vznikať rôznorodými pochodmi a za rozličných podmienok.

[upraviť] Primárny vznik

[upraviť] Endogénne nerasty

Endogénne (vzniknuté vo vnútri) neraty 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 nerastov

Smaragd, druh berylu

Na Zemi podlieha všetko neustálym premenám. Aj nerasty 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 nerastom. 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 nerasty.

S pribúdajúcim ochladzovaním magmy vzrastá aj počet vznikajúcich nerastov. Špecificky ľahšie nerasty, 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 nerasty 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 nerasty, 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

Niekedy sa tieto dutiny neskoršie vyplnia kremeňom, achátom, chalcedónom alebo inými nerastmi. 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 nerasty, ktoré pokrývajú steny puklín v podobe kryštálov. V tomto štádiu, ktoré označujeme ako hydrotermálne, vznikajú najznámejšie nerasty, 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 nerasty, 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 nerasty. Takáto tvorba nerastov sa nazýva metasomatóza. Tak vznikli napr. niektoré ložiská magnezitu alebo sideritu (ocieľka).

[upraviť] Exogénne nerasty

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 nerastov 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.

[upraviť] Sekundárny vznik

[upraviť] Vznik zvetrávaním

Serpentín

Na všetky nerasty 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 nerastov. Uvedieme si aspoň niekoľko príkladov: živce sa menia na kaolín, olivín sa mení na hadec (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 nerastu, napr. chalkopyritu, sekundárne nerasty ako malachit, azurit alebo limonit. Známe kvapľové jaskyne vznikli tiež dôsledkom zvetrávacích pochodov.

[upraviť] Vznik metamorfózou (premenou)

Granát

Ako endogénne aj exogénne minerálne masy prekonávajú po svojom vzniku za zmenených vonkajších podmienok rozličné zmeny, čím vlastne vznikajú nové nerasty. 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 nerasty. Tak vznikajú napr. niektoré sľudy, granáty, distén a i.

[upraviť] Vznik chemickým usadzovaním

Vápenec - kalcit

Mnohé nerasty 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).

[upraviť] Biologický vznik

Markazit

Živá príroda nepôsobí na nerasty (a horniny) len rušivo. Môže vytvárať aj nové nerasty z minerálnych látok, ktoré sú rozpustené vo vode. Napríklad koralové ostrovy a celé vápencové masívy sú vlastne produktom živočíchov. Nové nerasty 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.

[upraviť] Paragenéza

Len zriedka sa nerast vyskytuje v prírode samostatne. Takmer vždy ho obklopujú ďalšie, tzv. sprievodné nerasty. 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 nerastu môžeme predpokladať jestvovanie ďalších sprievodných nerastov

[upraviť] Iné projekty

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Nerast

[upraviť] Externé odkazy

• Zdroj, z ktorého (pôvodne) čerpala kapitola o vzniku nerastov