O horninách

Kámen - materiál

Materiálem, z něhož jsou naše drobné památky "postaveny", je - překvapivě - kámen. Správněji řečeno hornina. Co je vlastně taková hornina? Jak vzniká a z čeho se skládá? A která je vhodná pro modelování drobných artefaktů, která už méně...a která vůbec? Jaké jsou ty nejpoužívanější, z hlediska materiálu a - nezapomeňme - i z hlediska regionálního? Zkusíme si na tyto otázky ve stručnosti odpovědět. Ve většině z nás možná převládá jakýsi podvědomý pocit, že kámen rovná se věčnost. Materiál, který tu byl vždycky a který přežije nejen nás, ale i prapotomky našich prapotomků až do x-tého kolena. A tento pocit je v nás paradoxně i přesto, že vlastně víme jak i kámen podléhá erozi a rozpadu. Co už jiného bychom měli mít zakódováno v mysli jako měřítko věčnosti?

A co jsou staletí a co je vlastně věčnost

než ve vesmíru opuštěný kout

Ve studni času utopil se okov

na dno té studny nelze dohlédnout...(Jan Skácel)

I přes tu zdánlivou věčnost se horniny rodí, žijí a zanikají. Jenom v trochu jiných časových měřítcích než my - a v tom asi tkví i zásadní rozdíl mezi vnímáním nekonečna. Nechme filozofování. Horninu můžeme definovat jako směs minerálů. Minerál je přitom pevná látka, kterou lze vyjádřit chemickým vzorcem a krystalickou mřížkou. Horninu, jako různorodou směs minerálů, už takdo popsat nemůžeme. A tak přicházejí jiné, poněkud hrubší škatulky a definice.

Tradičně se horniny dělí podle svého vzniku na tři podmnožiny:

Horniny vyvřelé (magmatity)
Horniny usazené (sedimenty)
Horniny přeměněné (metamorfity)

I. Magmatity

První z nich lze dále rozdělit na magmatity hlubinné (těleso roztavené hmoty nedosáhlo povrchu Země a po milióny let postupně utuhlo v hlubinách) a magmatity výlevné, které se dostaly až na povrch planety za sopečných erupcí, tuhly poměrně rychle a jsou mnohem méně odolné vůči zvětrávání. Oba typy se liší svou strukturou i složením, hlubinné vyvřeliny bývají většinou (ale ne vždy) rovnoměrně zrnité, výlevné obsahují často porézní dutiny a jsou celkově lehčí. Jejich složení tímto rozdělením poněkud dále zamíchá: oboje mohou být chemicky buď kyselé nebo zásadité.

Hlubinné magmatity - kyselé (žula, diorit...)

- zásadité (gabro, peridotity...)

Výlevné magmatity - kyselé (ryolit...)

- zásadité (čedič...)

Zvláštní skupinou jsou magmatity žilné, kde magma vyplnilo například puklinu mezi dvěma horninovými bloky a tuhlo za jiných fyzikálních podmínek v relativně úzké prostoře. Řadíme k nim například aplit nebo pegmatit.

Ke kamenickým účelům se v našich končinách odjakživa používá skupina hlubinných vyvřelin v různém stupni přechodu mezi granitem (žulou) a dioritem. Onen přechod je definovám množstvím v hornině obsaženého křemene a vzájemným poměrem alkalických živců a plagioklasů. Jde o materiál obecně tvrdý, kompaktní a ne úplně snadno opracovatelný. Výhodou je jeho odolnost, a po vyleštění i dekorativnost. Narozdíl třeba od pískovců (sediment) se o nich dá laicky říci, že "drží ostrou hranu". Kdysi i dnes je doménou zkušených kamenických či sochařských dílen. Proto je například mezi smírčími kameny najdeme spíše jen výjimečně...Zato náhrobní desky, kříže, boží muka a pomníky všeho druhu jsou poměrně časté. Průmyslově zpracované žulové hranoly se užívají jako hraniční kameny a ke stabilizaci bodů trigonomentrických sítí.

*Obr. nahoře: trojkombinace ze zříceniny hradu Obřany u Brna. Načervenalá hornina vlevo je aplit, kropenatá vpravo od něj brněnský granit z fundamentu brněnského masivu (třetí kámen nad nimi není vyvřelina, ale sediment: druhohorní vápenec ze Stránské skály). Tyto tři druhy hornin byly ve středověku použity ke stavbě hradu, každý pro trochu jiný účel. Až na vápenec k dekorativním prvkům (ostění...) jde o horniny místní. (©damilphoto)

*Obr. vpravo: šumperská žula ze starého zaniklého lomu na Rudné hoře u Vernířovic (Jeseníky). Má rovnoměrnou, jemnou strukturu. Stáří cca 400 milionů let (©damilphoto)

*Obr.vlevo: vzorky leštěné z nejznámějších typů žuly na Vysočině (zdroj obrázku: https://www.malachit-obchod.cz/horniny-a-ozdobne-kameny/horniny-ceskomoravske-vrchoviny/, graficky upraveno)

II. Horniny usazené - sedimenty

Křemitý pískovec s glaukonitem ze skal u Budislavi (nedaleko Toulovcových maštalí). Pochází z druhohor, konkrétně křídového období zvaného cenoman. Zdrojem splavovaného materiálu byly zřejmě erodované ruly a žuly poličského krystalinika. Pískovec je rovnoměrně zrnitý s převažujícími zrny ostrohranného křemene. Zdroj materiálu pocházel z blízké oblasti, zrna se nestačila transportem na krátkou vzdálenost zaoblit - výsledek je materiál sice jemnozrnný, ale drsný jako smirkový papír hrubší gradace. Opracovává se poměrně dobře, budiž toho dokladem zbytky místností bývalých domků zahloubených přímo do budislavských skal.

Sedimenty vznikají usazováním naplavených (většinou) materiálů někde na dnech mořských pánví nebo velkých sladkovodních jezer. Horniny všeho druhu jsou na povrchu Země rozrušovány zejména erozí a toky řek pak drobné částečky písků, úlomků a prachu snášejí do zmíněných akumulačních pánví, kde je vrství na sebe. Za miliony let tak mohou vzniknout nánosy mocnosti až několika kilometrů. Zároveň se během transportu materiál třídí podle velikosti a hmotnosti: nejtěžší a největší frakce se usazují blíže zdroji než jemný prach, který dokážou toky a mořské proudy dopravit opravdu velmi daleko. Vznikají tak ložiska akumulace materiálu podobných vlastností - z toho důvodu jsou sedimenty méně pestré co do minerálního složení i co do různorodosti velikosti zrn. Zkrátka jsou vodou a cestou vytříděné. Není to ovšem pravidlem ve všech případech - jenom většinou.

Původně nesoudržné nánosy materiálu někde na dně moře nebo jezera se vlastní vahou i vahou nadloží stlačují a postupně "tvrdnou". Procesu se říká diageneze. Napomáhá tomu i difúze různých nasycených roztoků (ve vodě rozpuštěných minerálů), které původně nesoudržná zrnka písků či bahna chemickými procesy stmelí (mluvíme pak příkladně o pískovci s vápnitým pojivem atd). Stručně řečeno: procházíme li mezi skalními věžemi Českého ráje a přemýšlíme, kde se ten pískovec vlastně vzal, můžeme přijít na odpověď při další dovolené někde na mořské pláži: ty pobřežní písky na kterých se povalujeme možná jednou - za miliony a desítky milionů let - budou stejnými pískovcovými masívy rozrušovanými tektonikou a erozí jako u nás v současném vnitrozemí, které bylo mnohokrát v geologické minulosti Země mořem, jezerem i souší...

Sedimenty se většinou dále dělí opět podle geneze, tedy vzniku a dále složení. I když ani zde není nic jednoznačné, bude nám jistě stačit (ve skutečnosti je mnohem zamotanější než u předchozích magmatitů).

Zjednodušeně by se daly sedimenty dělit na:

Klastické sedimenty (neboli detritické, složené z různých úlomků jiných hornin a minerálů)
Horniny biogenního a chemogenního původu - vzniklé hromaděním organických i anorganickýcch schránek mrtvých živočichů či rostlin v prvním případě a vylučováním rozpuštěných látek z roztoků v případě druhém.

Klastika dále dělíme podle velikosti frakce materiálu:

psefity (velikosti zrn >2mm) - nezpevněné štěrkopísky, zpevněné brekcie (stmelené ostrohranné úlomky jednoho nebo více druhů hornin), slepence (stmelené alespoň zčásti zaoblené valounky - prodělaly delší transport než u brekcií, proto jsou zaoblené).
psamity(zrna 0.063-2mm) - nezpevněné písky, zpevněné pískovce různých typů podle pojiva (vápnité, jílovité, křemité, železité...), křemence (tmel vyplňuje celý prostor mezi zrny křemene), arkózy (hlavní složkou je křemen, ale obsahuje i živce a slídy; pochází z materiálu vzniklého zvětráváním žul bez transportu), droby (úlomky více druhů hornin, převažuje živec a křemen)
aleurity(zrna 0.002-0.063mm) - nezpevněný aleurit je spraš, zpevněný je nazýván prachovcem nebo prachovcovou břidlicí.
pelity(zrna menší než 0.002mm) - nezpevněné jsou jíly nebo slíny, zpevněné pak jílovce (lupek, švartna), slínovce (opuka...) a silně zpevněné jílovcové (pokrývačské břidlice, kamencové břidlice...) a slínovcové břidlice.

Sedimenty boigenního původu a ty, které vznikly vysrážením rozpuštěných látek z roztoků se do jisté míry mohou navzájem překrývat, proto je jejich další rozdělení problematické.

karbonáty, tedy vápence a dolomity vznikly většinou hromaděním vápenatých schránek mrtvých živočichů a jejich následnou diagenezí. Teoreticky by je bylo samozřejmě možno zařadit i mezi klastika (jde jednoznačně o detrity schránek).
silicity (rohovce, pazourky, radiolarity). Mají kompaktnější strukturu než vápence, principiálně však jde o totéž: stmelené schránky živočichů, jsou tvořené nikoli uhličitanem vápenatým, ale oxidem křemičitým - s příměsemi, samozřejmě.
uhlíkaté sedimenty (uhlí, ropa, rašelina...)
evapority
fosfáty
sedimenty metalických minerálů (hematit, limonit, polymetalické rudy atd.)

Pro naše účely jsou zajímavé hlavně sedimenty ze škatulky klastik, ze druhé skupiny pak maximálně ještě vápence nebo dolomity. Nejpoužívanějším materiálem v kamenictví je bezesporu pískovec ve všech možných variantách, jílovce, křemence, pro mezníky často regionálně používané droby. Méně už slepence (dnes se jim říká konglomeráty), arkózy a podobně; tyto spíš pro dekorativní kresbu po vyleštění než proto, že by byly vhodným kamenickým materiálem. Břidlice jsou pak užívány většinou jako pokrývačské: snadno se štípou na tenké vrstvy, ale ve směru kolmo na plochu břidličnatosti jsou příliš tvrdé a snadno lámavé. Raritou je pak sapropelit, zvaný obecně švartna: užpřed třemi, čtyřmi tisícovkami let z nich naši předkové z lidu popelnicových polí (a další) vyráběli oblíbenou bižuterii - švartnové náramky...

Popisky k obrázkům:

1. Pískovec od Budislavi, popis k němu je pod obrázkem.

2. Slepenec, Moravský Krumlov. Rokytenské slepence vznikly v permu na konci prvohor ze starších úlomků a valounů jiných, původních hornin. Načervenalou barvu jim dodávají hlavně oxidy železa.

3. Vápence hádského souvrství, bývalý velkolom Brno-Hády. Tmavošedé, masivní, lavicovité (lavice do 40 cm) až tence vrstevnaté biodetritické vápence se vlivem zvětrávání místy rozpadají až do ostrohranných tenkých jehlic. Jsou tvořeny úlomky schránek prvohorních (devon) korálnatců a lilijic.

4. Jinou formou karbonátů jsou travertiny, usazované pod vývěry a prameny rozpuštěným kalcitem bohaté minerální vody. Jsou příkladem hydrochemické sedimentace. Pramen Beranka v údolí Oslavy nad Oslavany. Rozdíl mezi ostatními horninami a tímto vzorkem je časový: jde o sedimentaci, probíhající v současnosti.

5. Vápencový konglomerát až brekcie ze střední etáže bývalého velkolomu Brno-Hády.

6. Železitý sediment z poloh gossanu nad skarnovým ložiskem u Smrčku (nedaleko hradu Pernštejn). V 18. až 19. století tu byla limonitová ložiska těžena řadou nehlubokých šachtic.

7. Sapropelit - švartna. Zdroj obrázku http://www.cesonline.cz (centrální evidence nálezů)

III. Horniny přeměněné - metamorfity

Metamorfované horniny u nás tvoří více než 40% podloží v rámci plochy celé ČR. Drtivě převažují zejména v horských oblastech bývalých Sudet (Šumava, Český les, Krušné hory, Krkonoše, Orlické hory, Jeseníky) a na Českomoravské vrchovině. Vznikaly přeměnou původních sedimentárních a magmatických hornin za vysokých tlaků a teplot v rámci takzvané regionální metamorfózy. Ta u nás proběhla přinejmenším dvakrát (možná i vícekrát, ale starší stopy byly plně přepracovány pozdními eventy): na přelomu proterozoika a paleozoika (starohor a prvohor) před 650-600 miliony let a hlavně pak během variského vrásnění mezi svrchním devonem a první půlkou karbonu (před 400-300 miliony let). Během vyvrásňování nových horských celků vznikaly v horninových masivech tak obrovské tlaky a teploty, působící po desítky milionů let, že se původní horniny jednoduše "překrystalizovaly" do nových, metamorfovaných. Z původních vyvřelých žul tak mohly za jistých podmínek vzniknout dnešní ortoruly (zatímco pararuly vznikly přeměnou ze sedimentárních jílovitých a jiných břidlic). Za jiných teplotních a tlakových vlivů vznikaly zase například svory nebo fylity. Ze zásaditých hornin jsou dnešní metabazalty: amfibolity, hadce a podobně, z pískovců mohly vzniknout metakvarcity, z vápenců mramory. Jak už bylo řečeno, vše záviselo nejenom na původní hornině, ale hlavně na fyzikálních podmínkách přeměny.

Krom regionální metamorfózy existuje ještě tzv. kontaktní metamorfóza: původní horniny, které se dostanou do přímého kontaktu s roztaveným magmatem, se doslova "šokově přetaví" do horniny úplně odlišné. To je příklad různých skarnových ložisek, erlanů, kontaktních rohovců aj. Dalším typem metamorfózy je tzv metasomatická: jednotlivé minerály jsou vlivem nasycených roztoků zatlačovány (rozpouštěny) a na jejich místě vykrystalizuje ze zmíněného roztoku minerál nový.

Pro rozdělení přeměněných hornin existují ještě další kritéria, která by nám z toho ovšem vytvořila nepřehlednou skrumáž názvů. Pro orientaci snad stačí rozdělení uvedené výše.

Charakteristickou vlastností přeměněných hornin je jejich více či méně výrazná břidličnatost (proto bývají někdy nazývány krystalickými břidlicemi). Za vysokých tlaků během přeměny se nově vytvořené krystaly (zrna) minerálů mají tendenci orientovat navzájem rovnoběžně. Vzniká tím výrazná vrstevnatost (foliace) ploch v hornině, která je příčinou charakteristického rozpadu bloků horniny při zvětrávání: odlamují se pravidelné hranoly, lavice, desky až šupiny. Kámen samotný je relativně lehce štípatelný po vrstvách, v kolmém směru je ovšem naopak tvrdý a tříštivý. To zapříčiňuje, že pro kamenické využití nebývají metamorfované horniny příliš využívány. Až na významné výjimky, jakými jsou metavápence (neboli mramory), v menší míře pak metakvarcity. Použití dalších typů je spíše východiskem z nouze.

Vlevo: metakvarcitový hraniční kámen v jižním hřebeni Hrubého Jeseníku.

Vlevo dole: bludovit, zvláštní forma erlanu. Bývalý lom u Bludova, Jeseníky.

Dole: kontaktní rohovec - překrystalizovaný rohovec získal sklovitou strukturu. Ve vzorku je otisk prvohorního měkkýše.

Vpravo nahoře: migmatitická rula z Výří skály nedaleko Pernštejna. Hornina je nejen přeměněná, ale dodatečně i silně zvrásněná do tzv ptygmatických vrás.

Vpravo pod ní: svorová skála, zlomový svah nad údolím Svratky u Borače. Svory jsou silně zbřidličnatělé až rozpadavé, obsahují hojně muskovitu a biotitu.

Vpravo: Amfibolit, přeměněný ultrabazit z hlubin zemského pláště. Nevěrský potok u Drahonína, Vysočina.

Vpravo dole: mastková břidlice s výrazným podílem aktinolitu. Lom Smrčina u Vernířovic, hrubý Jeseník