Sciencemag.cz
Doporučujeme
Minerály velmi často vznikají krystalizací z horkého vodného (hydrotermálního) roztoku. Voda je prakticky všudypřítomná: je obsažena v magmatu i v horninách, v jejich puklinách, pórech a mezi zrny minerálů. Voda obsažená v horninách přitom komunikuje s vodou na zemském povrchu. Hydrotermální roztoky přenášejí chemické prvky a jejich sloučeniny pocházející z magmatu anebo vyluhované z hornin. Roztoky pronikají rozpraskanými horninami a putují po trhlinách, puklinách a mezi zrny minerálů. Rozpuštěné látky jsou v nich přenášeny v podobě komplexních sloučenin (především s chlorem či sírou) a poté se vysráží v podobě minerálů. K vysrážení pevných látek z roztoku (neboli ke krystalizaci minerálů) dochází vlivem snížení teploty postupujícího roztoku, dále vlivem snížení tlaku, reakcí roztoku s okolními horninovými minerály nebo mísením roztoků rozdílného složení.
Hydrotermální proces se často významně podílí na vzniku ložisek kovů tím, že je schopen kovy koncentrovat do průmyslově využitelných akumulací. Hydrotermálními procesy vznikají i sběratelsky atraktivní ukázky minerálů.
Magmatická voda
Vulkanické i plutonické magma obsahuje vodu. Jak magma postupně krystalizuje, je z něj magmatická voda oddělena, vytlačena a poté se uplatňuje během dalších procesů. Ve vodě bývá rozpuštěno množství sloučenin a chemických prvků, které se předtím neuplatnily při vzniku hlavních horninotvorných minerálů, z nichž jsou vyvřeliny běžně poskládány. Tyto prvky, hlavně různé kovy, jsou vodou z taveniny „vytaženy“ a později se mohou koncentrovat v podobě ložisek průmyslových minerálů.
Příkladem hydrotermálních ložisek vzniklých z velmi horkých, vysokoteplotních roztoků magmatického původu jsou akumulace cínu a wolframu v horninách zvaných greiseny. Greiseny vznikají hydrotermální přeměnou žuly, v níž některé minerály zanikají a jiné vznikají. Mezi nově vytvořenými minerály jsou i kasiterit (cínovec) a wolframit, které jsou zdrojem cínu a wolframu. Kasiterit se z greisenizovaných žul po několik staletí těžil v Horním Slavkově u Karlových Varů, v Horní Blatné a na Cínovci v Krušných horách. Čechy bývaly významným evropským producentem cínu.
Příčný řez zonální rudní žilou (Rössler 1988, in Zimák 2001). Minerály postupně vyplnily prostor otevírající se pukliny. Stěny pukliny se pokryly nejprve sfaleritem (černý) a křemenem (sloupcovité krystaly). Na sfalerit narostl ankerit a na něj pak galenit (pravoúhlá šrafa). Nejmladším minerálem je kalcit (bílý), jenž tvoří centrální část žíly žul, z nichž byly tyto kovy „vylouženy“. Podobně by tomu, jak se zdá, mohlo být i v případě mnoha dalších ložisek barevných kovů včetně některých typů ložisek olova, zinku a mědi.
Metamorfní a povrchová voda
Hydrotermální roztoky ale nemusejí mít pouze magmatický původ: často jde o vody původně povrchové, které pronikly do hloubek a ohřály se, anebo o vody metamorfního původu – během regionální metamorfózy (viz dále) se totiž voda může uvolňovat chemickými reakcemi z některých minerálů.
Původně povrchová ohřátá voda stoupá vzhůru k povrchu a po cestě vyluhuje horniny, jimiž proniká. Takto se voda nabohatí vylouženými látkami a tyto rozpuštěné látky se vysráží jinde v podobě minerálů. Obecně platí, že hydrotermální roztoky obvykle obsahují vodu z dvou i více zdrojů, takže hydrotermální roztok je nejčastěji směsí povrchové a magmatické vody.
Vyluhováním hornin a následným vysrážením minerálů se mohou látky koncentrovat v ekonomicky významném množství a vytvořit tak ložisko. Nabohacením z okolních hornin vznikla mnohá ložiska zlata, konkrétně zlatonosné křemenné žíly, které zlato obsahují v podobě velkého množství nepatrných zrníček zarostlých v křemeni. K takovému typu patří i některá česká historická ložiska zlata. Rozpouštěním horninových minerálů a vysrážením nově tvořených vzniká i tak zvané společenství minerálů alpského typu, které popíšeme v kapitole o přeměněných horninách.
Hydrotermální žíly
Horké hydrotermální roztoky putují po trhlinách, puklinách a zlomech v horninách, a to mnohdy i na značné vzdálenosti. Jak hydrotermální roztoky chladnou, krystalizují z nich postupně různé minerály. Trhlina, puklina či zlom se v důsledku pohybů horninových bloků (popřípadě v důsledku plastických deformací hornin) postupně otevírá a minerály vysrážené z hydrotermálního roztoku otevřený prostor průběžně vyplňují. Takto vzniklé deskovité těleso se nazývá hydrotermální žíla. Rozpraskání hornin a rozšíření trhlin může způsobit i přímo tlak pronikajících roztoků.
Pokud se zlom neotevírá a sousední horninové bloky se o sebe vzájemně třou, je jejich kontakt podrcen. Po těchto poréznějších poruchových zónách pronikají hydrotermální roztoky poměrně snadno. Minerály vysrážené z hydrotermálního roztoku původní porušenou horninovou hmotu zčásti zatlačují a zčásti přeměňují. Hydrotermální žíly na podrcených zlomových zónách nebývají tak pravidelné a souvislé jako žíly vzniklé na otevírajících se zlomech a puklinách. Délka hydrotermálních žil může dosáhnout stovek metrů až prvních kilometrů ve vodorovném i svislém směru (u vertikální probíhající žíly), jejich tloušťka (mocnost) se zpravidla pohybuje v centimetrech a metrech, vzácně v desítkách metrů.
Nejčastějšími žilnými minerály, tj. minerály tvořícími žilovinu, jsou křemen a uhličitany (kalcit, dolomit, ankerit, siderit), na některých žilách je běžný baryt. V žilovině mohou být zarostlá zrna, vrstvy i větší masy užitkových minerálů rudních a nerudních. Hydrotermální žíly bývaly v minulosti hlavním, velmi koncentrovaným zdrojem všech základních neželezných (barevných) kovů, dnes se ve světě stále rozsáhleji těží jiné typy ložisek, v nichž jsou užitkové minerály více rozptýleny ve větších objemech hornin. Taková ložiska jsou sice méně koncentrovaná, zato ale mnohem větší, než bývají ložiska žilná.
V Čechách měla v minulých staletích velkou tradici těžba zlata a stříbrných rud z hydrotermálních žil. Většina hydrotermálních žilných ložisek v Čechách se nachází v rulových horninách. Žíly pronikají rulami zejména v Krušných horách a na Českomoravské vrchovině, což jsou dvě oblasti s historicky významnými ložisky kovů, hlavně stříbra. Na Českomoravské vrchovině se stříbrné doly nacházely v okolí Jihlavy, Havlíčkova Brodu a v Kutné Hoře, v Krušných horách je nejproslulejším ložiskem stříbra Jáchymov. Zlato se dobývalo zejména v pozdním středověku za králů Jana Lucemburského a Karla IV. z křemenných žil v Jílovém u Prahy, u Nového Knína, v Kašperských Horách a jinde.
Dutiny hydrotermálních žil byly vždy zdrojem sběratelsky atraktivních ukázek minerálů, u nás jsou proslulé zejména krásné drúzy galenitu, sfaleritu, kalcitu a křemene ze stříbrných a olověných dolů v Příbrami a Stříbře či drúzy barevných krychlových krystalů fluoritu z fluoritových dolů v Běstvině v Železných horách, ve Vrchoslavi u Teplic i z dalších lokalit.
Ložiska rozptýlených rud
Z hydrotermálních roztoků nemusejí vznikat pouze masivní žíly: látkami nabohacené roztoky, které putují trhlinkami v hornině, mohou svůj obsah „vyložit“ i přímo v hornině, takže poté je celá hornina prostoupena například jemnými žilkami křemene s nepatrnými zrnky chalkopyritu či jiných minerálů. Právě takto vznikají výše zmiňovaná objemná, avšak méně koncentrovaná ložiska rud rozptýlených ve vyvřelých horninách. Typickým příkladem jsou četná, celosvětově velmi významná ložiska měděných rud v porfyrických světlých vyvřelinách (hlavně v granodioritech) v Severní, Střední a Jižní Americe; vznikla v kořenových zónách velkých vulkánů, které byly později z velké části odstraněny erozí, takže původně hluboko uložená ložiska rud se dostala blíže k povrchu. Hlavním rudním minerálem ložisek tohoto typu je chalkopyrit, dalšími jsou molybdenit, bornit a jiné sulfidy. Ze sulfidů se kromě mědi jako vedlejší produkt získává i významné množství zlata a stříbra. Největšími ložisky mědi na světě jsou v současnosti ložiska porfyrových měděných a molybdenových rud Escondida a Chuquicamata v Chile, otevřená a těžená gigantickými povrchovými lomy.
Jiným typem ložisek mědi s rozptýleným zrudněním jsou tak zvané mansfeldské břidlice, usazené horniny obsahující drobná zrna bornitu či chalkozínu. Tento typ měděné rudy byl dříve dobýván v Mansfeldu v Německu, v Lubinu v Polsku a v menší míře i u nás v Horní Kalné a Rudníku u Vrchlabí a v Horních Vernéřovicích u Červeného Kostelce. Podobný typ měděného zrudnění, tentokrát v pískovcích, je těžen v oblasti Copperbeltu v Zambii a Kongu-Kinshasa.
Ložiska olova a zinku ve vápencích
Z hydrotermálních roztoků vznikají také ložiska olova a zinku ve vápencích. Sfalerit a galenit v nich tvoří nepravidelné páskovaně vrstevnaté akumulace. Nejvíce ložisek tohoto typu se nachází v oblasti Tri State (Kansas, Missouri, Oklahoma) v USA, známá jsou také ložiska Bleiberg v Rakousku, Cave del Predil (dříve Raibl) v Itálii, Mežica ve Slovinsku a oblast Olkusz-Bytom v Polsku.
Úryvek z knihy: Dalibor Velebil: Minerály pod nohama, v průmyslu a ve sbírkách
Academia 2024
O knize na stránlách vydavatele
Proto také nenalezneme žádná využitelná ložiska (lokální koncentrace) na Měsíci. Pokud něco bude na Marsu, budou to jen drobečky (oproti Zemi nízká vulkanická aktivita, absencee deskové tektoniky). nevím, co tam chtějí dělat, vše, co potřebujeme, se nachází levněji na Zemi, i za cenu zpracovávat ložiska se stále nižší kovnatostí – je to jen o energii.
ano, to je pravda, respektive jsem to take cetl – „skepse k dolum na jinych planetach/mesicich“. na druhe strane takovy asteroid ze zlata ci diamantu? 🙂