1 pdfsam 9788072303946

přírodopis 9 Geologie – Ekologie

textová část dvoustrany

Příjemné a poučné čtení přejí autoři.

Co je obsahem obrazové části?

Vedle fotografií, obrázků, schémat a tabulek může obrazová část obsahovat tematická barevná okénka: hnědé třídění, zelenou poznámku, červený kvíz, modrý internetový odkaz, žluté zajímavosti a doplňující texty a oranžové úkoly pro samostatnou práci.

Věříme, že se vám bude s touto učebnicí dobře pracovat a pořídíte si u nakladatelství Prodos i další učebnice této řady.

Co je obsahem textové části?

Textová část sestává ze základního a rozšiřujícího učiva. Jednotlivé podkapitoly jsou prokládány motivačními otázkami. Důležité pojmy jsou zvýrazněny a většina z nich je také součástí rejstříku pojmů na konci učebnice (s. 109). Odkazy na fotografie [0.1, 0.6], schémata [0.5] či tabulky [0.7] jsou graficky odlišeny (číslo před tečkou odpovídá číslu kapitoly).

Text základního učiva je tištěn černou barvou.

Rozšiřující učivo je odlišeno modrým tiskem. Platí pro ně vše výše uvedené.

Učebnice je členěna do šesti kapitol. Každou kapitolu uvozuje velká fotografie s motivačním textem (s. 7) a uzavírá ji shrnutí v hnědém rámečku s blokem otázek a úkolů (s. 31).

Forma zpracování učebnice umožňuje žákům (samostatně) pracovat s jednotlivými dvoustranami.

Většina dvoustran je přehledně rozdělena na část textovou, umístěnou v levém sloupci, a část obrazovou, vyplňující zbytek dvoustrany. Princip práce s dvoustranami vám objasní popisky u jednotlivých prvků obrazové části.

Textová část dvoustrany

Kapitola 0: Ukázková dvoustrana

jak pracovat s touto učebnicí?

0A) V oranžovém okénku najdeš otázku či úkol vztahující se k fotografii, od níž jsi sem byl/a odkázán/a.

Lze ale postupovat i opačně: na libovolné dvoustránce se nejprve podívej do okénka ...a teď ty!, přečti si otázku či úkol a poté se nechej přesměrovat k danému obrázku. → 0.1 0B) Zjisti typ půdy převažující v okolí tvého bydliště. Které plodiny se na něm pěstují nejčastěji? → 0.5

...a teď ty!

www.ucebnice.org Modré okénko vás upozorňuje na zajímavou internetovou stránku.

Internet

Červené okénko obsahuje tipovací otázku. Slouží jako zpestření, odpověď obvykle z učebního textu nelze vyčíst. Správná řešení najdete: a) ve víně, b) ve hvězdách, c) na s. 111.

Kvíz

0.1 Na konci některých popisek fotografií (obrázků aj.) se nachází odkaz na tematickou otázku či úlohu. Její zadání najdete v oranžovém okénku ...a teď ty! ve spodní části každé dvoustránky.

Vyzkoušejte. → 0A

Hnědé okénko znázorňuje zařazení nerostů a hornin v jejich systému, např.: usazené horniny úlomkovité chemické organogenní

Třídění

1

obrazová část dvoustrany

0.7 Pro určení síly zemětřesení slouží zemětřesné stupnice. Nejznámější z nich je Richterova stupnice, kterou vymyslel roku 1935 Charles Richter s Benem Gutenbergem. Síla zemětřesení se měří seismografem.

působí jako odborný asistent na Katedře ekologie a životního prostředí Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci. Věnuje se především studiu bezobratlých a jejich ochraně.

0.4 RNDr. Tomáš Kuras, Ph.D. (*1972)

působí jako odborný asistent na Katedře geologie PřF UP v Olo-d mouci a v Ústavu anorganické chemie Akademie věd ČR. Věnuje se zejména studiu říčních sedimentů.

0.3 Mgr. Martin Faměra, Ph.D. (*1979)

čák, Ph.D. (*1974) působí jako odborný asistent na Katedře ekologie a životního prostředí Přírodovědecké fakul-b ty Univerzity Palackého v Olomouci.

0.2 Mgr. Martin Dan-

Tuto učebnici pro vás napsali:

Žluté rámečky obsahují doplňkové tematické texty a zajímavosti, které mohou na některých místech učebnice zabírat i celou dvoustranu (viz např. s. 26–27).

Tohle by tě mělo zajímat!

V zeleném okénku najdete vysvětlení nového pojmu, např.: Mineralogie = základní geologická věda, studuje vznik nerostů, jejich složení, třídění, vlastnosti a výskyt.

Poznámka

Kapitola 0: Ukázková dvoustrana

C

C

B

A

A B

podzol

hnědozem

C

B

A

kambizem

neznatelné, měřitelné pouze přístroji znatelné, ale bez způsobených škod slabé, otřásají se menší předměty mírné poškození budov v okolí epicentra vážnější škody na nekvalitně postavených budovách vážné škody na budovách (i mimo epicentrum) vážné škody ve vzdálenosti stovek kilometrů ničivé působení na vzdálenost tisíců kilometrů

1–2 3 4 5 6 7 8 9

0.6 Adaptace se vyvíjejí zpravidla jako soubory různých vlastností. Lední medvěd se přizpůsobil podmínkám polární zimy např. vytvořením tukových zásob, dlouhým zimním spánkem aj. Světlá barva srsti mu umožňuje splynout s okolím a snadněji lovit.

0.5 Půdní horizonty převažujících půdních typů. Jejich zabarvení je dáno především odlišným nerostným složením a obsahem humusu. 0B

C

A

černozem

2

Martin Faměra Martin Dančák Tomáš Kuras

přírodopis 9 Geologie – Ekologie

Učebnice pro 9. ročník základní školy

Autoři fotografií: 135pixels / Shutterstock.com – 1.59; Jiří Adamovič – 4.7; arindambanerjee / Shutterstock.com – 3.14; Internet Archive (https://archive.org) – 6.12b; archiv Muzea naftového dobývání a geologie – 4.2; archiv redakce – 2.25; David Černoch – 6.44 (pestrokřídlec); Miroslav Dvorský – 2.31, 5.35, 5.36, 5.37 (kudlanka, skokan), 6.44 (tořič); Vít Forbelský – 2.49 (Mohelenská step); Stanislav Fosenbauer / Shutterstock.com – 2.1; Fotos593 / Shutterstock.com – 6.37; GATAG (http://free-artworks.gatag.net) – 3.16 (Vlna); © Greenpeace – 6.40; Michal Hroneš – 6.29; ChameleonsEye / Shutterstock.com – 5.17; Jan Husák – 3.28; Jiří Jurečka – 1.60, 2.10, 2.18, 2.23, 3.32, 3.33 (Jeseníky), 3.36, 3.37, 4.6, 5.5, 5.9 (krávy), 5.15, 5.20 (Konkurence), 5.23, 5.29, 5.34, 6.15b, 6.22 (větrníky), 6.43; Lucie Klečková – 1.2; Petr Kočárek – 6.34; www.komornihurka.eu – 4.15; Kutnohorský graduál – 2.32; www.nasa.gov – 2.20, 3.6 (jezero Tanganika), 3.13 (jezero Toba), 3.34, 3.42, 5.9 (Slunce), 6.7; Pixnio – free images (www.pixnio.com) – 6.11; Pacific Marine Environmental Laboratory (www.pmel.noaa.gov) – 3.10; publicdomainpictures.net – 1.37 (Postavy z Egypta); Dewi Putra / Shutterstock.com – 6.26; Rolf_52 / Shutterstock.com – 1.46 (švédský domek); Sklo Tureček – repliky historického skla (www.sklo-turecek.cz) – 1.57; Chokchai Suksatavonraphan / Shutterstock.com – 6.25; vvoe / Shutterstock.com – 2.11; Vladimir Wrangel / Shutterstock.com – 1.22, 1.36 (Kawah Ijen), 1.54; Petr Zajíček – 4.12; Milan Žárník – 3.23; Shutterstock (shutterstock.com) – ostatní snímky (s výjimkou následujících) Snímky opatřené licencemi Creative Commons: 1.16 – Kunsthistorisches Museum 09 04 2013 Lidded cup Ottavio Miseroni, autor Vassil, dostupný na https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kunsthistorisches_Museum_09_04_2013_Lidded_cup_ Ottavio_Miseroni.jpg, licence CC0 1.0 Universal – https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.en; 1.20 – Jan Svatopluk Presl 1791–1849, dostupný na https://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Jan_Svatopluk_Presl_1791-1849.jpg, licence public domain; 1.51 – Cristales cueva de Naica, autor Alexander Van Driessche, dostupný na https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cristales_cueva_ de_Naica.JPG, licence public domain; 5.2 – Ernst Haeckel 1860, autor neznámý, dostupný na https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ernst_Haeckel_1860.jpg, licence public domain; 6.12a – Benjamin, autor neznámý, dostupný na https://commons.wikimedia.org/wiki/File:"Benjamin".jpg, licence public domain; 6.12d – Nesiota elliptica, autor John Charles Meliss, dostupný na https://commons.wikimedia. org/wiki/File:Nesiota_elliptica.jpg, licence public domain Nákres 4.13: David Čani a Vratislav Ouhrabka (Správa jeskyní ČR), upravil Tomáš Kopřiva

Recenzovaly: RNDr. Michaela Nováková, RNDr. Lenka Pavlasová, Ph.D. Schválilo MŠMT čj. MSMT-34 200/2016 dne 22. ledna 2017 k zařazení do seznamu učebnic pro základní vzdělávání jako součást ucelené řady učebnic pro vzdělávací obor Přírodopis s dobou platnosti šest let. © Prodos, 2017 ISBN 978-80-7230-394-6 978-80-7230-365-6

3

Obsah Úvod........................................................................................................................................................ 5

Opakování.............................................................................................................................................. 5 1. Nerosty................................................................................................................................................ 7 Vlastnosti nerostů.......................................................................................................................................10 Nerosty podle chemického složení...........................................................................................................14 Krása vzácných kamenů – 9, Jan Svatopluk Presl – tvůrce českého názvosloví v mineralogii – 15, Zlatá horečka na Klondiku – 17, Železo ve službách člověka – 18, Užitečné slitiny – 19, Sklo: zázračná surovina z křemene – 26, Základní přehled nerostů a jejich vlastností – 30 2. Horniny............................................................................................................................................. 33 Vyvřelé horniny...........................................................................................................................................36 Usazené horniny.........................................................................................................................................38 Přeměněné horniny....................................................................................................................................46 Dobývání nerostných surovin – 42, Těžba a její dopady na krajinu – 43, Významné stavby z hornin – 44, Výroba porcelánu – 45 3. Geologické děje................................................................................................................................. 49 Vnitřní geologické děje..............................................................................................................................50 Vnější geologické děje................................................................................................................................56 Půdy..............................................................................................................................................................62 Pohyb kontinentů – 51, Věrní průvodci vulkánů – 60, Jak vznikají pohoří – 60, Zásobárna života v podzemí – 61, Umírající Borneo – 63 4. Geologie ČR...................................................................................................................................... 67 Krásy krasů – 72, Historické setkání na Komorní hůrce – 74 5. Základy ekologie............................................................................................................................... 75 Ekologické faktory......................................................................................................................................76 Složitost přírody..........................................................................................................................................78 Přírodní koloběhy.......................................................................................................................................86 Biologická rozmanitost..............................................................................................................................88 Co potřebují organismy k životu – 77, Konkurence mezi organismy – 80, Rozmnožovací strategie – 80, Jak se organismy přizpůsobují – 81, Plýtvá příroda energií? – 85, Koloběh vody je poháněn sluncem – 87, Ekologická stabilita a biodiverzita – 89, Je území ČR druhově bohaté? – 89

4

6. Ochrana přírody............................................................................................................................... 91 Globální problémy ochrany přírody........................................................................................................92 Negativní dopady lidské činnosti..............................................................................................................96 Člověk a ochrana životního prostředí .................................................................................................. 102 Tající ledovce děsí obyvatele pobřežních oblastí – 93, Zelená zeď proti poušti – 99, Hrozba zvaná „Chlapeček“ – 100, Příběh Rapa Nui varuje – 101, Biodiverzita tropů se rozpouští v palmovém oleji – 101 Závěrečné shrnutí............................................................................................................................... 107 Rejstřík pojmů a jmen........................................................................................................................ 109 Odpovědi na kvízové otázky – 111

5

Úvod

Opakování

S touto učebnicí završíte znalosti z předchozích ročníků přírodopisu a spojíte si je do souvislostí. Již víte, jak se vyvíjela naše planeta a jak na ní vznikl život. Poznali jste mnoho živých organismů, rostlin i živočichů, naučili jste se popsat stavbu jejich těl a umíte je třídit. Podrobně jste poznali lidské tělo, jeho stavbu a fungování.

V tomto ročníku nejdříve navážete na to, co už víte o vývoji naší planety – rozšíříte si základy geologie, vědy zkoumající složení, stavbu a historický vývoj Země. Naučíte se poznávat nerosty podle vzhledu a vlastností a dozvíte se, jak lidé jejich vlastnosti využívají pro užitek i pro radost.

Z nerostů se skládají horniny, které tvoří zemskou kůru a jsou základem pevnin. Obklopují nás doslova všude a naučili jsme se je využívat v mnoha oborech – stavebnictví, průmyslu, energetice, dokonce i v potravinářství. V neposlední řadě z hornin vznikají půdy, na nichž závisí obživa nejen lidí, ale většiny organismů na Zemi. Nerosty, horniny i půdy vznikají a neustále se proměňují působením vnějších a vnitřních geologických dějů. Tyto procesy utvářely také povrch naší republiky, který si popíšeme v poslední geologické kapitole.

Královskou disciplínou, která propojuje všechny přírodovědné poznatky, je ekologie. Studuje a popisuje všechny vzájemné vztahy mezi organismy a jejich živým i neživým prostředím, snaží se je pochopit a zjistit jejich důsledky. V ekologických souvislostech tak můžeme popsat celou živou a neživou přírodu.

Dobré poznání přírody je zároveň prvním předpokladem její účinné ochrany. Vztahy v přírodě jsou sice tak složité a různorodé, že jejich úplné pochopení ani není možné, ale když se naučíme poznávat a chápat následky své činnosti, nemusíme opakovat stejné chyby. Ke zlepšení životního prostředí může přispět i každý z vás ve svém nejbližším okolí. Stačí se inspirovat slovy anglického ochránce přírody Petera Scotta: „Nezachráníme sice všechno, co bychom chtěli, ale zachráníme mnohem více, než kdybychom se o to nikdy nepokusili.“

1. Jaké je přibližné stáří vesmíru a Země?

2. Zkuste popsat, jak vypadala Země krátce po svém vzniku.

3. Vyjmenujte základní období vývoje Země a zkuste je stručně charakterizovat.

4. Čím se Země odlišuje od ostatních planet sluneční soustavy?

5. Vypadaly prahorní kontinenty stejně jako dnes?

Zdůvodněte.

6. Co způsobují pohyby litosférických desek?

7. Co jsou zkameněliny a jak vznikají?

8. Které pozůstatky organismů z minulých geolo­ gických období dnes lidé průmyslově využívají?

9. Vysvětlete pojmy litosféra, atmosféra, hydrosféra, biosféra, pedosféra.

10. Co jsou doby ledové? Jaký měly vliv na podobu evropského kontinentu?

11. Jak vzniká půda? Která její složka je důležitá pro úrodnost?

12. Co jsou přírodní společenstva? Co spojuje organismy žijící ve stejném společenstvu?

13. Popište, kde a jak probíhá fotosyntéza. Proč je důležitá pro život na Zemi?

14. Vysvětlete pojmy producent, konzument a rozkladač.

15. Proč (a jak) se organismy během svého vývoje přizpůsobují podmínkám, ve kterých žijí?

Odpovědi na otázky najdete na následující straně.

6 1. Vědci předpokládají, že vesmír vznikl před 13,7 miliardy let procesem zvaným Velký třesk. Přibližně před 4,6 miliardy let vznikla sluneční soustava, tedy i její planety včetně Země.

vzduchu a za vysokých tlaků přeměňovala. Jiným příkladem pozů­ statků dávných organismů je třeba jantar, fosilní pryskyřice užívaná ve šperkařství.

2. Po svém vzniku byla Země velmi horká a k životu zcela nevhodná. Povrch byl žhavý, tvořila ho roztavená láva a voda se vyskytovala jen ve formě páry. Na Zemi také dopadalo mnoho meteoritů, protože neexistovala atmosféra, která by je brzdila. Až po více než půl miliardě let se zemský povrch ochladil natolik, že začal tuhnout a postupně se začala vytvářet pevná zemská kůra.

9. Litosféra je pevný horninový obal Země, tvoří ji zemská kůra a svrchní část zemského pláště. Atmosféra je plynný obal Země tvořený převážně dusíkem a kyslíkem. Hydrosféra je vodní obal Země, tvoří jej především oceány. Biosféra je prostor na zemském povrchu osídlený živými organismy. Pedosféra je tenká vrstva půdy pokrývající pevniny.

3. Nejstarším obdobím vývoje Země byly prahory. Žhavý povrch Země postupně tuhl a vznikaly první kontinenty a oceány. Pravděpodobně se objevily první jednoduché organismy. Následovaly starohory, kdy se vyvinuly první složitější jednobuněčné, později i mnohobuněčné organismy. Na konci starohor se díky působení fotosyntetizujících organismů zvýšil obsah kyslíku v atmosféře natolik, aby mohla vzniknout ozonová vrstva. V prvohorách vznik ochranné ozonové vrstvy umožnil mohutný rozvoj života, rostliny začaly osídlovat pevniny. Vyvinuly se všechny hlavní skupiny organismů. Na konci prvohor asi 95 % organismů z neznámých důvodů vymřelo. Druhohory byly obdobím dinosaurů, vyvinuli se ale i savci, ptáci a krytosemenné rostliny. Na konci druhohor vymřela zhruba polovina všech druhů živočichů, zřejmě po srážce Země s vesmírným tělesem. V třetihorách panovalo teplé a vlhké podnebí, které umožnilo velký rozvoj savců a ptáků. Objevili se první přímí předkové člověka – australopitékové. Posledním obdobím vývoje Země jsou čtvrtohory. Začaly výrazným ochlazením a poté se střídaly doby ledové a meziledové. Změny podnebí opět způsobily vyhynutí řady druhů organismů, především velkých savců. V tomto období vznikl a vyvíjel se člověk.

10. Doby ledové jsou chladná období čtvrtohor, při nichž byly rozsáhlé oblasti Země opakovaně pokryty pevninskými ledovci. Kromě vlivu na vyhynutí řady druhů velkých savců působily ledovce i jako geologický činitel. Výrazně například rozčlenily evropské pobřeží (mj. oddělily od pevniny Velkou Británii) a síla ledovce se podílela i na utváření povrchu kontinentů.

4. Země se od ostatních planet sluneční soustavy odlišuje především biosférou. Vznik biosféry byl podmíněn těmito unikátními vlastnostmi Země: na Zemi se nalézá voda v kapalném stavu, jež pokrývá více než 2/3 povrchu planety; zemská atmosféra obsahuje kyslík; ozonosféra chrání Zemi před pronikáním smrtícího záření z vesmíru (ultrafialové paprsky aj.); povrch naší planety není vystaven extrémním teplotám (díky rotaci Země, naklonění zemské osy o 23,5° a přiměřené vzdálenosti od Slunce).

5. Původní podoba kontinentů byla jiná než v současnosti. Zemská kůra je totiž na rozdíl od ostatních planet sluneční soustavy tvořena litosférickými deskami, které se neustále velmi pomalu pohybují – přibližují, vzdalují nebo rovnoběžně posunují. Vzdálenost i tvar kontinentů se tak stále mění.

6. Litosférické desky do sebe neustále narážejí, případně při paralelním pohybu dochází ke tření. Tyto pohyby způsobují zemětřesení, sopečnou činnost a horotvorné procesy (vrásnění).

7. Zkamenělina (fosilie) je zbytek, otisk či stopa uhynulého organismu v usazené hornině. Nejčastěji vzniká tak, že uhynulá rostlina nebo živočich uvízne v usazeninách (obvykle pod vodou) a bez přístupu vzduchu se nerozloží. Původní hmota tělesné schránky je postupně nahrazována minerály, až „zkamení“.

8. Naše současná civilizace je energeticky závislá na pozůstatcích organismů z dávných geologických období, které se zachovaly jako tzv. fosilní paliva. Patří mezi ně uhlí, ropa či zemní plyn. Tyto suroviny vznikly z odumřelých těl (převážně rostlin), která se ukládala na dně moří, stojatých vod a bažin, kde se postupně bez přístupu

11. Půda vzniká zvětráváním matečné horniny. Pro její úrodnost je nejdůležitější obsah humusu, který vzniká z rozložených těl rostlin a živočichů. Součástí půdy jsou také kořeny rostlin a živé organismy, které ji kypří, provzdušňují a ovlivňují chemické půdní procesy.

12. Jako přírodní společenstvo označujeme soubor organismů, které společně obývají určité prostředí v určitém čase. Organismy žijící ve stejném společenstvu mají podobná přizpůsobení danému typu prostředí (např. pouštní organismy jsou přizpůsobené nedostatku vody).

13. Fotosyntéza probíhá v chloroplastech zejména zelených rostlin.

S využitím chlorofylu a slunečního záření si rostliny z oxidu uhličitého a vody vytvářejí cukry, které jim slouží ke stavbě těl a výživě. Přitom uvolňují kyslík. Fotosyntéza umožnila rozvoj života na Zemi (zvýšení podílu kyslíku v atmosféře) a zároveň je i základní podmínkou života v současné podobě (rostliny jsou nenahraditelnou základnou potravní pyramidy).

14. Producenti jsou organismy (zejména zelené rostliny), které si prostřednictvím fotosyntézy dokážou z anorganických sloučenin samy vytvářet organické sloučeniny pro svou výživu – produkují.

Konzumenti si organické látky sami neumí vytvořit, a tak je přijímají v potravě (býložravci ze zelených rostlin, masožravci a všežravci také z jiných konzumentů). Rozkladači rozkládají veškeré mrtvé organické zbytky, a dokončují tak koloběh látek v potravním řetězci.

15. Všechny organismy se přizpůsobují podmínkám svého prostředí tak, aby v něm přežily a mohly se úspěšně rozmnožit. Mění přitom svůj vzhled, životní funkce a živočichové i chování. Děje se to prostřednictvím přírodního výběru – při změnách podmínek přežijí pouze nejlépe přizpůsobení jedinci.

1. NEROST Y

1.1 Účelem broušení diamantů je co nejvíce zvýšit jejich třpyt, to znamená zajistit co největší odraz dopadajícího světla a co nejlepší rozptýlení odraženého světla. Moderní kruhový briliant (broušený diamant) proto mívá nejméně 57 vybroušených plošek . 1A

Diamanty patří mezi nejvzácnější nerosty, proto jim lidé odedávna přisuzovali mystické a magické vlastnosti. Svému majiteli měly dodávat odvahu, přinášet štěstí a probouzet tajemné duchovní síly. Ze staré Indie ovšem pochází trochu odlišná legenda; podle ní se duše zlých a nečestných lidí po smrti proměňují v krásné drahokamy, jejichž vlastníky pak stíhá smůla a tragédie. V Indii byl nalezen také diamant Hope, největší známý modrý diamant světa s nejdramatičtější historií. Osudy jeho majitelů jako by dávnou legendu přímo potvrzovaly.

Historie „prokletého“ diamantu začíná u obchodníka Jeana Baptista Taverniera, který ho roku 1668 prodal Ludvíku XIV., aby uhradil obří dluhy svého syna. Po návratu do Indie byl Tavernier roztrhán smečkou zdivočelých psů. Později drahokam nosila Marie Antoinetta, které byl odebrán krátce před její popravou. Na počátku 19. století se objevil v Amsterdamu, kde ho zřejmě na tři části rozřezal a přebrousil zlatník Wilhelm Fals. Jeho syn největší z kamenů ukradl a utekl s ním. Když starý zlatník zemřel

zármutkem a zklamáním, syn si uvědomil následky svého činu a spáchal sebevraždu.

Později modrý diamant získal londýnský bankéř Henry Philip Hope, po němž dnes kámen nese jméno. Hopeův dědic se však ocitl na mizině a diamant musel prodat. Další majitel Jacques Colot zešílel a spáchal sebevraždu. Následující dva vlastníci byli zavražděni. V roce 1911 se diamant stal majetkem výstřední bohaté dámy Evalyn Walsh-McLeanové, která si ho z rozmaru pořídila jako talisman. Příliš štěstí jí nepřinesl: po tragické smrti malého syna se rozvedla, její dcera se předávkovala drogami a ona sama zemřela závislá na morfinu. Údajně jedinou možností, jak se můžete vysvobodit z moci prokletého předmětu, je darovat jej. Kdoví, co je na tom pravdy, ale klenotník Harry Winston, který odkoupil pozůstalost McLeanových, daroval diamant Hope Smithsonovu institutu (Národnímu muzeu přírodních věd) ve Washingtonu, kde je uložen dodnes. Winston zakončil svůj poklidný život pohádkově bohatého klenotníka ve věku 82 let.

8

Kapitola 1: Nerosty

Nerosty neboli minerály jsou stejnorodé neživé (anorganické) přírodní látky. Nejčastěji to bývají chemické sloučeniny, avšak považujeme za ně i některé prvky, například rtuť (Hg) a zlato (Au). Složení nerostů lze tedy vyjádřit chemickým vzorcem nebo značkou. Směsi nerostů přírodního původu označujeme jako horniny. Většina nerostů vznikla při sopečné činnosti – krystalizací z původního magmatu a lávy.

Minerály vznikají i usazováním (sedimentací) nebo při přeměně hornin (více v kapitole 2).

Nerosty vznikají nezávisle na činnosti člověka, nepatří mezi ně například uměle vyrobené drahé kameny. V současné době je vědecky popsáno téměř 5 000 minerálů a každým rokem je objeveno asi 30–50 nových (jen asi 300 je však v přírodě běžných).

Nerosty podobné těm pozemským byly prokazatelně zjištěny také na povrchu Měsíce, Marsu, Venuše a na dalších vesmírných tělesech. Na Zemi se téměř všechny minerály za běžných podmínek vyskytují v pevném skupenství. V kapalném skupenství můžeme nalézt pouze rtuť [1.26].

Jak nerosty vypadají?

Většina nerostů má své stavební části (atomy a molekuly) pra­ videlně uspořádané do krystalů. Krystaly jsou ohraničeny rovnými plochami různých geometrických tvarů. Proces, kterým vznikají, označujeme jako krystalizace. Krystaly rostou v různých směrech nestejnou rychlostí, proto mohou vytvářet různé tvary a řadu minerálů lze rozpoznat již podle vzhledu jejich krystalů. Říkáme, že krystalizují v různých soustavách.

Velikost krystalů je v přírodě omezena velikostí prostoru, v němž minerál vzniká, a množstvím jeho matečného roztoku. Pokud nerosty nemají dostatek prostoru, aby vytvořily krystalové plochy, vzniká agregát. Skupina krystalů vyrostlých na společném podkladu se nazývá drúza. Vykrystalizováním minerálů na stěnách dutiny v hornině vzniká geoda [1.3]. Existují však i nerosty, které nemají krystalickou strukturu – ty nazýváme amorfní nerosty [1.44].

Omíláním ve vodních tocích krystaly ztrácejí své hrany a rohy a ohlazují se – vznikají valouny.

Jak krystaly třídíme?

Jednou z možností rozdělení nerostů je třídění podle souměrnosti krystalů. Krystaly třídíme do jednotlivých soustav podle tzv. prvků souměrnosti – rovin souměrnosti, os souměrnosti a středu souměrnosti [1.6].

Rovina souměrnosti je myšlená plocha, která rozděluje krystal na dvě zrcadlově shodné části.

1.2 Zatímco vodu v kapalném skupenství nepova­ žujeme za nerost, led jako její pevné skupenství ano.

Při teplotě –15 °C má led tvrdost stupně 3. 1B

1.3 Dobře vyvinuté krystaly se vytvářejí jen tehdy, když má nerost pro svůj růst dostatek prostoru, například v dutinách hornin. Tzv. geody vznikají ve výlevných vyvřelých horninách (s. 36). 1C

Poznámka Láva = horninová tavenina, která vytéká na zemský povrch z aktivních sopek.

Magma = horninová tavenina, která proudí pod povrchem Země.

Geologie = věda zkoumající složení, stavbu a historický vývoj Země Mineralogie = základní geologická věda, studuje vznik nerostů, jejich složení, třídění, vlastnosti a výskyt.

Internet http://geology.com/minerals popis, vlastnosti a využití minerálů ...a teď ty!

1A) O odrazu světla ses už učil/a ve fyzice. Kde se využívá v praxi? → 1.1 1B) Čím můžeme uměle snížit teplotu tání ledu? → 1.2 1C) Najdi na snímcích v učebnici aspoň jeden příklad agregátu a drúzy. → 1.3 1D) Vysvětli, proč mají různé odrůdy berylu různé barvy. → 1.4

9

Kapitola 1: Nerosty

Krása vzácných kamenů Mezi nerosty mají výsadní postavení drahokamy – opravdové poklady Země. Jsou to minerály, které vynikají barvou, průhledností, leskem a třpytem a zároveň odolávají opotřebení, neboť jsou velmi tvrdé.

A navíc, aby mohl být drahokam

1.4 Drahokamové odrůdy různých barev vytváří beryl. Nejdražší z nich je smaragd, který si pro jeho sytě zelenou barvu velmi oblíbili už ve starověkém Egyptě a Indii. 1D

střed souměrnosti

osa z

opravdu vysoce ceněný, musí se v pří­rodě vyskytovat vzácně. Jeho odlišení od polodrahokamů ale není přesně vymezené.

Drahokamy netvoří žádnou přirozenou skupinu minerálů. Mezi nejušlechtilejší minerály, které mají trvale vysokou cenu a nepodléhají módnosti, patří diamant, rubín, safír nebo smaragd, ale také třeba drahý opál, vzácná a atraktivní odrůda jinak běžného křemene.

Drahokamy provázejí člověka od počátku dějin. Už ve starověku lidé nejen využívali jejich užitečné vlastnosti, ale také se krásnými kameny zdobili a přisuzovali jim tajemné vlastnosti nebo zázračné léčebné schopnosti. Víra v neobyčejnou moc kamenů byla silná zvláště ve středověku a setkáme se s ní i dnes.

Nejprve se drahokamy používaly v původní přírodní podobě. Později se je lidé naučili vyhlazovat, aby zvýraznili jejich barvu a lesk. Mezi nejzručnější opracovatele patřili Indové a Egypťané. Při opracování

drahokamů musí brusič dobře znát jejich vlastnosti (štěpnost, tvrdost) a umět jich co nejlépe využít.

Pro vyjádření hmotnosti drahokamů používají klenotníci jednotku karát (1 karát = 0,2 g; 1 g = 5 karátů).

Tato jednotka je odlišná od karátu, kterým se vyjadřuje ryzost zlata (s. 16).

1.5 Rubín je drahokamová odrůda korundu zabarvená chromem. Velké krystaly nad 10 karátů jsou vzácné a bývají dražší než diamanty.

roviny souměrnosti

c

a

b

osa y

osa x

1.6 Souměrnost krystalů určujeme podle osního kříže daného osami souměrnosti a středem souměrnosti, který leží ve středu krystalu. Podél os (x – předozadní, y – pravolevá, z – vertikální) mohou krystal půlit roviny souměrnosti.

1.7 Různé minerály mohou vznikat na stejném místě současně. Například zlatě zbarvený chalkopyrit se často vyskytuje společně se stříbřitým sfaleritem.

10

Kapitola 1: Nerosty

Osa souměrnosti je myšlená přímka, která prochází středem krystalu. Otočíme-li krystalem kolem osy o 360°, objeví se nám několikrát stejná podoba krystalu. Podle toho, kolikrát se shodná poloha při jednom otočení objeví, rozlišujeme osu dvojčetnou, trojčetnou, čtyřčetnou a šestičetnou.

Střed souměrnosti je průsečík os souměrnosti. Platí, že všechny vrcholy, hrany a plochy krystalu jsou v převrácené poloze přítomny také na protilehlé straně krystalu (mají tam svůj obraz podle středu souměrnosti).

Krystaly nám pomáhá rozlišovat a popisovat také osní kříž. Tvoří ho obvykle tři osy procházející středem krystalu.

Svírají různé úhly a každá z nich určuje jeden směr v prostoru: předozadní, pravolevý a vertikální [1.6].

Minerály mohou krystalizovat v sedmi různých krystalových soustavách představujících geometrická tělesa [1.9].

Soustavu trojklonnou utváří těleso tvaru kosého hranolu s kosodélníkovou podstavou. Soustava jednoklonná je znázorněna tvarem tzv. kosého hranolu s obdélníkovou podstavou. Soustava kosočtverečná představuje těleso tvaru kvádru s obdélníkovou podstavou. Čtverečná soustava představuje těleso tvaru pravidelného čtyřbokého hranolu. Soustavu šesterečnou představuje tvar pravidelného šestibokého hranolu.

Soustava klencová je znázorněna tzv. klencem (těleso, jehož stěny tvoří šest shodných kosočtverců). Soustava krychlová je znázorněna krychlí.

Fyzikální vlastnosti nerostů tvrdost

barva (vrypu)

propustnost světla štěpnost lom

pevnost a soudržnost hustota

magnetismus, elektrická vodivost,

radioaktivita, ...

1. mastek

2. sůl kamenná

3. kalcit

4. fluorit

5. apatit

6. živec

7. křemen

8. topaz

9. korund

10. diamant

Vlastnosti nerostů Minerály můžeme třídit také podle jejich fyzikálních a chemických vlastností. Z fyzikálních jsou nejdůležitější tvrdost, barva vrypu, propustnost světla, štěpnost či lom, pevnost a soudržnost, hustota aj., z chemických můžeme jmenovat např. chemickou stálost.

Jak se určuje tvrdost nerostů?

Tvrdost nerostu je jeho odolnost proti vnikání cizího tělesa (např. jehly, nehtu). Nerost je tím tvrdší, čím menší je vzdálenost částic v jeho krystalové mřížce. Rozlišujeme 10 stupňů tvrdosti podle stupnice, kterou vytvořil německý mineralog Friedrich Mohs [1.8]. Vycházel z toho, že nerostem s vyšším stupněm tvrdosti lze rýpat do nerostů o tvrdosti nižší, ale ne naopak.

Tvrdost můžeme určovat také rýpáním jinými předměty.

Například nehet má tvrdost stupně 2,5, lze jím tedy rýpat do nerostů tvrdosti 1 a 2; sklo má tvrdost 6 a lze jím udělat vryp do nerostů s tvrdostí 1 až 5.

1.8 Mohsova stupnice tvrdosti. Každý stupeň je vyjádřen číslem a typickým zástupcem. 1E, 1F

...a teď ty!

1E) Jmenuj nerosty, do nichž lze rýpat měděným drátkem (tvrdost 3). → 1.8 1F) K čemu se v průmyslu využívají nejtvrdší nerosty? → 1.8

11

Kapitola 1: Nerosty

c

Krystaly v trojklonné soustavě jsou nejméně souměr­ né. Mají pouze střed souměrnosti. Osní kříž je tvořen třemi různě dlouhými osami a, b, c, mezi kterými jsou různé úhly (ani jeden není pravý).

b

a

chalkantit, plagioklas, kaolinit

c

Krystaly v jednoklonné soustavě mají střed souměr­ nosti, jednu rovinu souměrnosti a jednu dvojčetnou osu souměrnosti. Osní kříž je tvořen třemi osami a, b, c, které jsou různě dlouhé. Pravý úhel svírají osy a, b a b, c.

b

a

sádrovec, amfibol, biotit, muskovit, ortoklas

c

Krystaly v kosočtverečné soustavě mají střed souměr­ nosti, tři roviny souměrnosti a tři dvojčetné osy souměr­ nosti. Osní kříž je tvořen třemi osami a, b, c, které jsou různě dlouhé. Mezi všemi jsou pravé úhly.

b

a

topaz, aragonit, olivín, síra

c

Krystaly ve čtverečné soustavě mají střed souměrnos­ ti, pět rovin souměrnosti, čtyři dvojčetné osy a jednu čtyřčetnou osu souměrnosti. Osní kříž tvoří tři osy a1 , a2 , c, mezi kterými jsou pravé úhly. Osy a1 a a2 jsou stejně dlouhé.

a2

a1

chalkopyrit

c a3

a2

a1

Krystaly v šesterečné soustavě mají střed souměrnosti, sedm rovin souměrnosti, šest dvojčetných a jednu šesti­ četnou osu souměrnosti. Osní kříž tvoří čtyři osy a1 , a2 , a3 , c. Stejně dlouhé osy a1 , a2 a a3 leží v horizontální rovině a svírají úhel 60°. S vertikální osou c svírají pravý úhel. beryl, apatit, grafit

c a3 a2

a1

Krystaly v klencové soustavě mají střed souměrnosti, tři roviny souměrnosti, tři dvojčetné osy a jednu trojčet­ nou osu souměrnosti. Osní kříž je stejný jako u šestereč­ né soustavy. křemen, kalcit, korund, magnezit, siderit, hematit

a3

a1

a2

Krystaly v krychlové soustavě jsou nejvíce souměrné.

Mají střed, devět rovin souměrnosti, šest dvojčetných os, čtyři trojčetné osy a tři čtyřčetné osy souměrnosti. Osní kříž je tvořen třemi osami a1 , a2 , a3, které jsou stejně dlou­ hé a svírají mezi sebou pravé úhly. pyrit, diamant, galenit, granát, sůl kamenná, měď, stříbro, zlato, železo

1.9 Krystalové soustavy a prvky souměrnosti

12

Kapitola 1: Nerosty

Lze nerosty rozeznávat podle barvy?

Poznávat nerosty podle barvy není jednoduché [1.12]. Některé mají stálou barvu, ale častěji bývají zbarveny příměsí jiných chemických látek, takže jeden nerost může vytvářet mnoho barevných odrůd. Daleko přesnějším poznávacím znakem je barva vrypu. Vryp je barva prášku, který vznikne rozetřením nerostu, a u jednoho nerostu mívá jen malé množství barevných odstínů [1.11]. Tzv. barevné nerosty mají vryp barevný, zatímco zbarvené šedobílý nebo bílý, (např. tuha má vryp černý, křemen nebo diamant bílý). Bezbarvé nerosty jsou čiré s bílým vrypem (sůl kamenná).

Mohou být nerosty průhledné?

Minerály můžeme rozlišovat i podle propustnosti světla – schopnosti propouštět světelné paprsky. Průhledné (čiré) nerosty propouštějí světlo tak dokonale, že přes ně lze číst jako přes sklo (křišťál, slídy). Průsvitné nerosty propouštějí světlo částečně. Přes tyto nerosty lze vidět jen obrysy předmětů (křemen). Neprůhledné nerosty světlo nepropouštějí ani v případě, že máme jejich tenkou destičku (grafit, pyrit, zlato). Štěpí se nerosty, nebo lámou? Štěpnost je schopnost nerostů oddělovat se při úderu nebo tlaku podle rovných ploch (rovnoběžných s rovinami souměrnosti krystalu). Zjednodušeně nerosty dělíme na dokonale štěpné [1.13] a nedokonale štěpné.

Pokud jsou nerosty neúplně štěpné, neštěpné nebo nekrystalické, při mechanickém působení se z nich oddělují úlomky s nerovnými plochami. Této vlastnosti říkáme lom. Častý lom je např. lasturnatý s ostrými hranami a hroty (opál, křemen).

Jaký význam má pevnost a soudržnost nerostů?

Pevnost je schopnost nerostu odolávat tlaku nebo nárazu.

Technicky významná je pevnost v tlaku, tzn. tlak v kg, kterým by se rozdrtila krychle nerostu o hraně 1 cm [1.14].

Soudržnost je schopnost stavebních částic nerostu zůstávat pohromadě. Zjišťujeme ji ohýbáním, tahem nebo úderem. Podle soudržnosti a pevnosti nerosty rozlišujeme na: • křehké – při nárazu se úlomky nerostu rozletí (křemen, síra); • jemné – nerost se při nárazu rozdrtí a rozpadá na prášek (grafit); • tažné a kujné – při úderu pouze mění tvar, dají se roztepat na tenké destičky (kovy, např. stříbro, zlato).

1.10 Halogenid fluorit čili kazivec je nejbarevnější nerost, může existovat prakticky v jakékoliv mysli­ telné barvě. Vryp má přitom vždy bílý.

1.11 Pyrit má výrazný kovový lesk a barvu po­ dobnou zlatu. Jednoduše ho ale rozeznáme podle vrypu, který je u pyritu šedý až černý, zatímco u zlata žlutý. Pyrit je také jedním z mála nerostů vytvářejících jednoduché krystaly odpovídající základnímu tvaru jeho soustavy (krychli). Krystaly ostatních nerostů mají obvykle více stěn než tělesa, která krystalové soustavy znázorňují. 1G

...a teď ty!

1G) Pyrit je ruda, z níž lze získat jeden kovový prvek. Víš, který to je? → 1.11 1H) Křemen je křehký minerál. Co to znamená? → 1.12 1I) Jak nazýváme seskupení krystalů na obrázku? → 1.12a 1J) Navrhněte, k čemu by se dala využít dokonalá štěpnost nerostů. → 1.13 1K) Kalcit může být vzhledově velmi podobný křemenu. Urči s pomocí tabulky na s. 30, jak je snadno a rychle rozlišíš. → 1.14

13

Kapitola 1: Nerosty a

b

c

d

e

f

1.12 Křemen vytváří řadu drahokamových odrůd v mnoha barevných variacích, kromě křišťálu a opálu mezi ně patří např. ametyst (a), záhněda (b), jaspis (c), achát (d), citrín (e) či růženín (f ). 1H, 1I

a b

c

1.13 Dokonalá štěpnost muskovitu v tenkých plátcích (a), galenitu (b) a kalcitu (c).

1J

1.14 Znalost pevnosti nerostů v tlaku se využívá především ve stavebnictví.

Pokud stavaři vědí, že kalcit snese zatížení pouhých 1 403 kg/cm3, musí stavby ve vápencovém území projektovat jinak než na pevnějším podloží. Kalcit může být součástí vápence, ale vytváří také krystaly rozmanitých tvarů . 1K

14

Kapitola 1: Nerosty

Co určuje hustotu nerostů?

Hustota je fyzikální veličina, která udává hmotnost látky v tělese (minerálu) připadající na jednotku objemu. Vypočítáme ji podle vzorce ρ = m/v, tedy jako podíl hmotnosti a objemu nerostu. Udává se v jednotkách kg/m3 (g/cm3). Pokud minerál obsahuje atomy těžkých prvků (olovo, stříbro, rtuť), má zpravidla vysokou hustotu [1.24]. Největší hustotu mají ryzí drahé kovy (platina 21,5 g/cm3, zlato 19,3 g/cm3, stříbro 10,5 g/cm3).

Jaké další vlastnosti mohou mít nerosty?

Kovové nerosty jsou většinou feromagnetické (jsou přitahovány magnetem). Některé z nich mohou být i přírodním magnetem, např. magnetit [1.15].

Některé nerosty jsou elektricky vodivé (vedou elektrický proud), např. kovy a jejich sloučeniny [1.18]. Nekovy s výjimkou grafitu jsou nevodivé – izolanty. Polokovy se obvykle chovají jako polovodiče.

Méně běžnou vlastností nerostů je radioaktivita – samovolný rozpad nestabilních atomových jader, při němž se výchozí prvek mění v jiný, stabilnější. Při přeměně se uvolňuje radioaktivní záření. Mezi radioaktivní minerály patří např. uraninit s vysokým obsahem radioaktivního uranu [1.19].

Nerosty můžeme třídit i podle chemických vlastností, vyplývajících z chemického složení a struktury krystalové mřížky. Mezi nejdůležitější patří chemická stálost, což je zejména odolnost proti rozpouštění ve vodě či kyselinách [1.17].

Nerosty podle chemického složení Nerosty dělíme podle chemického složení do devíti hlavních skupin: prvky, sulfidy, halogenidy, oxidy a hydroxidy, uhličitany, sírany, fosforečnany, křemičitany a organické minerály. Přehled skupin nerostů si prohlédněte na s. 30.

Prvky Prvky jsou látky složené ze stejných atomů, lze je vyjádřit chemickou značkou. V přírodě se jen malá část prvků vyskytuje v ryzím, nesloučeném stavu bez příměsí. Podobně jako v chemii je i v mineralogii dělíme na kovy, polokovy a nekovy.

Kovy jsou prvky, které patří mezi dobré tepelné a elektrické vodiče. Když se kov dostatečně zahřeje, roztaví se a může se odlévat do forem. Po ochlazení ztuhne a podrží si tvar formy.

Kovy jsou také kujné, takže se dají vykovat do požadovaného tvaru (podkova), a tažné – lze z nich vytáhnout dráty (s. 18).

Třídění nerostů prvky kovy nekovy polokovy sulfidy halogenidy

oxidy a hydroxidy uhličitany sírany fosforečnany křemičitany

organické minerály

1.15 Magnetit je zřejmě nejstarší známá látka s magnetickými vlastnostmi. Drobné krystalky tohoto nerostu jsou obsaženy dokonce i v tělech některých živých organismů, např. bakterií, včel nebo lososů. Považuje se za možné, že jim slouží k prostorové orientaci. 1L

Poznámka Polodrahokam = starší označení pro šperkařský kámen, který nesplňuje některou z podmínek drahokamů (průhlednost, tvrdost >8, vhodnost k broušení). ...a teď ty!

1L) Co myslíš, jak by se asi mohly organismy orientovat podle magnetitu obsaženého ve svém těle? → 1.15 1M) Jaké výhody poskytuje v průmyslu dobrá kujnost? → 1.18 1N) Co myslíš, podle čeho asi získal své jméno smo­linec? Víš, který další prvek Marie Curie v uraninitu objevila? → 1.19