MINERÁL.CZ

1. Mineralogie a její rozdělení

Mineralogie je věda o nerostech čili minerálech. Nerost (minerál) je anorganická homogenní přírodnina, jejíž složení lze vyjádřit chemickým vzorcem. Nerosty jsou skupenství pevného, vzácně kapalného. Vzhledem k tomu, že pod pojmem nerost rozumíme přírodninu, která vzniká nezávisle na činnosti člověka, nelze za nerosty považovat například uměle vyrobené drahé kameny. Za nerosty jsou někdy považovány i některé látky organického původu (např. fosilní pryskyřice označované jako jantar).

Minerály a horniny netvoří jen zemskou kůru a určitou část zemského pláště. Prokazatelně je jimi tvořen povrch Měsíce (a možná i celý Měsíc), povrch Marsu, Venuše a některých dalších planet sluneční soustavy. Je možné, že se nacházejí i ve vnitřním jádře Země (v tzv. jadérku), avšak vzhledem k tam panujícím termodynamickým podmínkám budou značně odlišné od minerálů a hornin zemské kůry.

Mineralogie se zpravidla dělí na mineralogii všeobecnou, genetickou, systematickou, topografickou, experimentální a aplikovanou. Všeobecná mineralogie se zabývá vnějším tvarem (morfologií) a vnitřní stavbou (strukturou) minerálů, jejich fyzikálními vlastnostmi - nejvýznamnější součástí všeobecné mineralogie je krystalografie (nauka o krystalech). Genetická mineralogie sleduje procesy a podmínky vzniku (geneze) minerálů, zabývá se studiem vztahů mezi minerály v jejich přirozených společenstvech (asociacích) a též studuje procesy přeměny minerálů; genetická mineralogie je někdy považována za součást všeobecné mineralogie. Systematická mineralogie detailně popisuje jednotlivé minerály a řadí je do mineralogického systému. Topografická mineralogie se zabývá rozšířením nerostů na jednotlivých nalezištích. Experimentální mineralogie modeluje přírodní procesy vzniku nerostů v různých látkových prostředích za různých termodynamických podmínek. Aplikovaná mineralogie (někdy označovaná jako technická mineralogie) se zaměřuje na průmyslové využití nerostných surovin, jejich úpravu i vyhledávání.

V obecné rovině je za minerál pokládán prvek nebo chemická sloučenina, která je krystalická a která vznikla jako produkt geologických procesů. Krystalické látky jsou za určitých podmínek schopny tvořit krystaly.

Krystal je pevná látka (tj. látka v pevném skupenství), která je omezena přirozenými rovinnými plochami, které se označují jako krystalové plochy. Podle jedné ze starších definic je krystal geometrický mnohostěn se stěnami rovnými, hladkými a víceméně lesklými. Vnější tvar krystalu je odrazem pravidelného uspořádání jeho základních stavebních částic (iontů, atomů, molekul), které nemají možnost translačního ani rotačního pohybu a jejichž atomové oscilace se uskutečňují kolem rovnovážných poloh, což podmiňuje existenci krystalové struktury. Pravidelné uspořádání stavebních částic ve struktuře krystalu se projevuje anizotropií, čímž rozumíme závislost některých fyzikálních vlastností (např. tvrdosti, tepelné a elektrické vodivosti) na směru, v němž je zjišťujeme (např. při určování tvrdosti rýpáním do ploch krystalu lze zjistit, že v různých směrech je tvrdost různá). S ohledem na strukturu krystalu a na výše zmíněnou anizotropii lze krystal definovat jako homogenní (stejnorodé) anizotropní diskontinuum se zákonitou a periodicky se opakující vnitřní stavbou, přičemž termínem diskontinuum rozumíme souhrn hmotných částic (iontů, atomů, molekul), které jen diskontinuitně (tj. nespojitě, tedy „s mezerami“) vyplňují prostor zaujímaný krystalem.

Jako krystalická látka se tedy označuje libovolná pevná látka s vnitřní stavbou charakteristickou pro krystal, přičemž je lhostejno, zda jednotlivá pevná tělesa (individua) tvořící tuto látku jsou nebo nejsou omezena krystalovými plochami. Krystalická látka může být například tvořena dokonale vyvinutými krystaly nebo zcela nepravidelnými zrny neomezenými krystalovými plochami.

Až na několik výjimek patří minerály mezi krystalické látky, avšak poměrně vzácně se minerály nacházejí v podobě větších, krystalovými plochami dokonale omezených krystalů (některé minerály se v určitých typech hornin často vyskytují v podobě téměř dokonale vyvinutých krystalků, avšak jejich rozměry jsou obvykle mikroskopické).

Adjektivem „krystalovaný“ se často vyjadřuje skutečnost, že určitý minerál tvoří individua, která jsou zcela nebo alespoň z velké části omezena krystalovými plochami - jde například o krystalovaný křemen (tj. krystaly křemene) pokrývající stěny dutin v křemenné žíle, která je tvořena nepravidelnými zrny křemene

Studiem krystalických látek se zabývá krystalografie. Krystalografie se zpravidla dělí na strukturní, chemickou, morfologickou a fyzikální krystalografii. Strukturní krystalografie se zabývá strukturou krystalických látek; chemická krystalografie studuje vztahy mezi strukturou krystalů a jejich chemickými vlastnostmi, zabývá se charakterem chemických vazeb v krystalických látkách apod. Ostrá hranice mezi strukturní a chemickou krystalografií neexistuje, a proto jsou obě disciplíny v těchto skriptech sloučeny do jedné kapitoly. Morfologická krystalografie se zabývá studiem vnějšího tvaru krystalů. Fyzikální krystalografie se zabývá fyzikálními vlastnostmi krystalických látek a studuje vztahy mezi fyzikálními vlastnostmi a krystalovou strukturou - některé z nejzákladnějších poznatků fyzikální krystalografie jsou uvedeny v kapitole věnované fyzikálním vlastnostem nerostů.

Mezi minerály se však vyskytují i pevné látky, které krystalické nejsou. Lze je rozdělit na dvě skupiny, a to na amorfní látky a metamiktní látky. Amorfní (beztvaré) minerály nemají strukturu charakteristickou pro krystalické látky a nikdy ji neměly. Typickým amorfním minerálem je opál. Metamiktní minerály původně krystalické byly. Ztrátu krystalinity neboli přechod od vysoce uspořádaného krystalického stavu do metamiktního stavu způsobují nárazy -částic, vznikajících při přeměně radioaktivních prvků (U a Th), přítomných ve struktuře minerálu. K metamiktní přeměně dochází např. u uraninitu, někdy u zirkonu a allanitu.

Speciální případ představují přírodní látky, které jsou za běžných podmínek kapalné. Jediným kapalným minerálem je rtuť, jejíž bod tání je -38,9 °C, a proto se na Zemi v krystalické podobě nevyskytuje. Naproti tomu voda (v kapalné formě) není pokládána za minerál, zatímco její pevná forma (led) ano.

Autor je pedagogem Katedry geologie PřF UP v Olomouci.