Prečo je kameň tvrdý a aké miesto má v dejinách

27.07.2003 19:00
Stonehenge
ilustračné foto Autor:

Kameň je anorganická prírodnina, ktorá vznikla v zemskej kôre alebo priamo na jej povrchu rôznymi geologickými procesmi. Kameň je napríklad aj kus žuly v lome pri ceste z Bratislavy do Devína. Kameň i hornina, či dokonca horninový horský masív, aký predstavuje napríklad žula Malých Karpát, je spravidla tvorený niekoľkými stavebnými prvkami – minerálmi.

Čo je kameň a čo minerál

Minerál je fyzikálne teleso, ktoré má charakteristickú – pre daný minerál typickú – vnútornú stavbu. V prípade skupiny minerálov, ktoré označujeme ako silikáty, sú týmito základnými stavebnými časticami štvorsteny, tetraédre. Podľa usporiadania tetraédrov majú rôzne minerály výrazne rozdielne tvary: granát je izometrický, sľuda je lupenitá, amfibol je stĺpikovitý. Minerál, ktorý má preň charakteristický tvar, označujeme ako kryštál.

Kameň (hornina) je spravidla tvorený niekoľkými minerálmi. V prípade žuly je to kremeň, živec a sľuda. No poznáme aj kamene či horniny tvorené len jedným minerálom, napríklad kryštáliky kalcitu tvoria horninu, či dokonca horské masívy, známe pod označením vápenec. Kameň je vo väčšine prípadov hornina, menej často ním je aj minerál. Zvláštnu kategóriu tvoria zriedkavo sa vyskytujúce minerály, ktoré sa vyznačujú vysokou tvrdosťou, pekným zafarbením či hrou farieb, ale aj stálosťou – schopnosťou udržať si po úprave nadobudnutý tvar. Označujeme ich ako drahé kamene či drahé minerály. Spravidla sa nepoužívajú v tej podobe, v akej sa vyskytujú v prírode, ale brúsia sa do rôznych tvarov. Veľkosť drahých kameňov sa udáva v karátoch. Jeden karát predstavuje hmotnosť jedného semienka chlebovníka a to je 0,2 gramu. No slovo karát sa používa aj v inomvýzname. Udáva sa ním čistota drahých kovov. Tak napríklad 24?karátové zlato obsahuje 100 % zlata, zatiaľ čo 18?karátové zlato obsahuje len 75 % zlata. Zvyšok tvoria prímesi, najčastejšie je to meď a striebro. Podľa množstva prítomných prímesí majú zliatiny zlata v porovnaní s čistým (vysokokarátovým) zlatom odlišný farebný odtieň: meď farbí zlato dočervena, striebro dobiela („červené“ a „biele“ zlato).

Prečo je kameň tvrdý?

Pod pojmom tvrdosť rozumieme fyzikálnu veličinu, ktorá sa najčastejšie vyjadruje stupňom odporu, ktorý kladie skúmaný kameň či minerál voči všetkým druhom mechanického pôsobenia. Väčšina hornín je tvorená niekoľkými minerálmi, a preto tvrdosť horniny bude závisieť od tvrdosti jednotlivých minerálov, ale aj od smeru mechanického pôsobenia a spôsobu spojenia týchto minerálov v hornine. Pojem tvrdosť je všeobecný, obvykle sa spresňuje podľa spôsobu mechanického pôsobenia na kameň, horninu. Horniny poznáme mäkké (soľ kamenná), stredne tvrdé (vápenec), tvrdé (žula, čadič) a veľmi tvrdé (eklogit).

Ako vznikajú horniny?

Zem je jedno z telies slnečnej sústavy. Je to v podstate guľa, ktorá sa smerom dovnútra vyznačuje nerovným zložením. S pribúdajúcou hĺbkou narastá teplota Zeme. Jej najvrchnejší obal geológovia označujú zemská kôra. Je pevná, no miestami cez ňu preniká roztavená hmota – magma (keď je vo vnútri Zeme) alebo láva (keď sa dostane na povrch). V zemskej kôre okrem pohybu magmy prebiehajú aj ďalšie geologické procesy, ktorých výsledkom je vznik rôznych druhov hornín.

Ktoré sú to horniny?

Vyvreté či prvotné horniny vznikajú ochladzovaním a kryštalizáciou roztavenej hmoty s vysokou teplotou (800 – 13 000 °C), ktorú voláme magma. Miesto, kde sa magma (láva) vylieva na zemský povrch, nazývame sopka. Z magmy vykryštalizovali napríklad žuly a diority, z lávy zase ryolity, andezity a čadiče.

Prof. Hovorka na DUK 2003 pri zápise do indexov.
Prof. Hovorka na DUK 2003 pri zápise do indexov.

Usadené horniny vznikajú ukladaním úlomkov minerálov a hornín na súši i v moriach a oceánoch, ale súčasne vznikajú aj vyzrážaním z vodného prostredia či nahromadením drobných schránok rôznych organizmov v moriach a oceánoch. Podľa spôsobu vzniku geológovia rozdeľujú usadené horniny na:

  1. úlomkovité (riečny, jazerný a morský štrk, piesok, ale aj jemnozrnné usadeniny morského dna ďaleko od jeho brehov. Spraš je usadenina vzniknutá v dobe ľadovej najmä činnosťou vetra);
  1. horniny vzniknuté vyzrážaním z roztokov, napríklad travertín vznikajúci z horúcich prameňov vo väčšine našich kúpeľov (je tvorený kryštálikmi aragonitu a kalcitu), ale aj soľ kamenná (vzniká vyzrážaním z morskej vody po jej zahustení), organogénne horniny, tvorené skamenenými telami živočíchov a rastlín.

Premenené (metamorfované) horniny vznikajú premenou za zvýšenej teploty a zvýšeného tlaku z obidvoch prv uvedených typov hornín. V našich pohoriach sú spomedzi metamorfovaných hornín najčastejšie zastúpené fylity, svory (často až s 1 cm veľkými granátmi), ruly a amfibolity. V prípade, že žula tvorí hrebeň niektorého pohoria, uvedené typy metamorfovaných hornín spravidla tvoria jeho svahy. Medzi premenené horniny patria aj mramory – sú premenené vápencom.

Kameň doby kamennej

Bolo to v Tanzánii v Afrike, kde asi pred 2,5 milióna rokmi človek začal cieľavedome používať najprv neopracované kamene na lovenie zveri, na mliaždenie kostí či na iné činnosti. Postupne začal kamene prispôsobovať určitému použitiu. Po státisíce rokov trvajúcom vývoji už chápal, že nie každý kameň je vhodný na tvarovanie – vyberal si len jemnozrnité tvrdé typy, ktoré otĺkaním získavali ostré hrany. V staršej kamennej dobe, trvajúcej až do obdobia pred 15? až 12?tisíc rokmi, človek používal najmä horniny tvorené kremeňom (pazúrik, limnokvarcit, radiolarit) alebo sopečné sklo (obsidián). Keďže základným úkonom potrebným na vyrobenie kamenného nástroja bolo štiepanie hornín, celé obdobie vo vývoji človeka sa preto označuje ako doba štiepaných kamenných nástrojov či staršia kamenná doba. Postupným otepľovaním ku koncu kamennej doby (asi posledných 250 000 rokov) došlo k rozpúšťaniu ľadovcovej pokrývky Európy. Zmenené klimatické podmienky podmienili rozvoj rastlinstva, ale aj prudký nárast počtu obyvateľstva. Človek zanechal kočovný spôsob života, usadil sa a začal pestovať poľnohospodárske plodiny. V strednej Európe sa to odohralo asi pred 6 000 rokmi. Niekoľkomesačné čakanie na úrodu podmienilo, že si človek začal stavať obydlia na trvalejšie používanie. No a na ich stavbu potreboval rozmanitejšie a dokonalejšie kamenné nástroje. Postupom času vhodných typov kameňa v blízkom či vzdialenejšom okolí sídliska ubúdalo, a preto začal človek niektoré typy obrusovať či hladiť iným kameňom. Toto obdobie označujeme ako doba brúsených (hladených) kamenných nástrojov či mladšia kamenná doba. Ku koncu mladšej kamennej doby príslušníci ľudského rodu pravdepodobne náhodou prišli na to, ako z niektorých minerálov v ohni vytaviť čistý kov. Prvými takto získanými kovmi boli zlato a meď, potom cín a olovo.Zliatina mäkkej medi a cínu sa dnes označuje ako bronz. Jeho používanie vtislo označenie pre celú epochu vývoja človeka – doba bronzová. Asi pred 3 500 rokmi človek už dokázal vytaviť z rudy aj surové železo. Nastúpila doba železná.

Kamene (a zeminy) na počiatku histórie

Celé obdobie, keď človek v každodennom živote používal kameň ako základnú surovinu neorganickej prírody, označujeme ako predhistorickú dobu. Asi pred 3 500 rokmi v Mezopotámii v Prednej Ázii národ Sumerov ako prvý vynašiel spôsob zaznamenávania udalostí z denného života, a najmä udalostí zo života panovníkov klinovým písmom na hlinené tabuľky. Sumeri stavali silne opevnené mestá s presným vnútorným členením. Stavby boli prevažne z nepálených tehál. Ale Mezopotámia nebola jediným miestom vzniku a rozvoja ľudskej civilizácie. V Egypte začal mocný národ stavať obrovské pyramídy. Boli to hrobky faraónov. Kameň na stavbu pyramíd získavali z veľkých lomov vzdialených desiatky až stovky kilometrov od miesta stavieb. Egypťania však oproti Sumerom už pokročili ďalej. Vedeli taviť kremeň či kremenný piesok a vyrobiť z neho sklo, vedeli vypáliť email, na písanie dokumentov používali papyrus, pričom vymysleli hieroglyfické pís­mo.

Kamene stredoveku a novoveku

Grécka aj rímska civilizácia používali rôzne druhy kameňov na stavbu nádherných palácov, ale aj vynikajúcich dláždených ciest a akvaduktov. Kameň, najmä mramor, používali aj umelci na stvárnenie svojich predstáv. Jedným z najznámejších druhov kameňa je mramor z okolia mesta Carrara v Apuánskych Alpách v Taliansku. Keď ľudia objavili parný stroj a začali stavať železničné trate, spotreba kameňa prudko vzrástla. Tento narastajúci trend pokračoval a pokračuje dodnes – veď kameň je základným materiálom na stavbu ciest a diaľnic, pristávacích plôch, je potrebný pri regulácii vodných tokov, ale aj na výrobu vápna, cementu, tehál či strešnej krytiny. No v druhej polovici predchádzajúceho storočia sa začalo uplatňovať aj tepelné spracovanie kameňa. Z roztaveného čadiča sa vyrába čadičové sklené vlákno – predáva sa ako Nobasil. Z perlitu (= vulkanické sklo s 3? až 5?percentným obsahom vody) sa zahriatím získava expandovaný perlit – ľahká porézna hmota s výbornými zvukovo a najmä tepelno? izolačnými vlastnosťami. Proces expandovania perlitu sa veľmi podobá príprave kukuričných pukancov („popcorn“), pričom prírodné sklo v uvedenom procese až 10?krát zväčší svoj objem.

1. Ktorá otázka bola najvtipnejšia?

Diamanty vznikali na zemi v minulosti, vznikajú aj dnes?

2. Ktorá otázka vás nútila k zamysleniu?

Prečo je hlina mäkká a kameň tvrdý?

3. Ktorá otázka vás najviac prekvapila?

Otázky boli „rozumné“ – z ich formulácií jasne vyznieval vplyv rodičov.

Prof. RNDr. Dušan Hovorka, DrSc. (22. 8. 1933)

Je geovedec – petrograf (petrografia = náuka o horninách), ktorý celý život pracuje na Univerzite Komenského v Bratislave. Ako expert Technoexportu Praha pracoval 14 mesiacov na ostrove Sulavesi v Indonézii, kde realizoval terénny výskum cementárskych surovín. Zaoberá sa problematikou vyvretých a metamorfovaných hornín. Z tohoto okruhu problematiky publikoval práce z územia Slovenska, ČR, Maďarska, Poľska, Rumunska, Ukrajiny, Grécka a i. V posledných rokoch sú v centre jeho vedecko?výskumnej činnosti horniny z veľkých hĺbok zemskej kôry a vrchného plášťa Zeme. Vedie niekoľko vedeckých projektov agentúry Vega. V rokoch 1999 – 2002 bol iniciátorom a vedúcim medzinárodného IGCP/UNESCO projektu, venovaného problematike surovín kamenných nástrojov mladšej doby kamennej Európy. Na projekte pracovali archeológovia a geovedci z vyše 20 štátov Európy a USA. Je autorom a spoluautorom vyše 150 vedeckých prác, z ktorých je 6 knižných monografií, pričom tri z nich boli ocenené Slovenským literárnym fondom. Ako predseda Národného geologického komitétu Československa a následne Slovenska sa zúčastnil na svetových geologických kongresov v Prahe, Kyote, Beijingu a Riu de Janeiro. Vystupoval na Generálnych konferenciách UNESCO v Paríži. Ako člen medzinárodných vedeckých projektov pracoval na polárnom Urale, v Kazachstane, na Čukotke, vo Švédsku a Nórsku a na ostrovoch Egejského mora. Odborné exkurzie uskutočnil prakticky do všetkých základných geologických jednotiek Európy.

prof. Hovorka
DUK 2008 obálka
DUK 2008 obálka

Článok vznikol na základe prednášky uskutočnenej v rámci projektu Detská univerzita Komenského. Vydavateľstvo PEREX z každého ukončeného ročníka vydáva zborník vo forme pestro ilustrovanej knižky sumarizujúcej obsah prednášok z daného ročníka. Knižka z prvého ročníka (2003) je už vypredaná, vydania z ročníkov 2004, 2005, 2006, 2007 a 2008 si môžete objednať za cenu 5€ (151 Sk) + poštovné na tel. čísle 02/4959 6270 od 8. do 14. hodiny, alebo emailom na adrese predplatne@pravda.sk.

Sleduj najnovšie články na našom Facebooku
Ponuky zo Zľavy.Pravda.sk