• Registrace
  • Přihlášení
  • Katalog pro učitele
  • Zeptejte se přírodovědců
  • Razítková samoobsluha
  • Pro média


   Ztráta hesla

košík je prázdný
 
Zobrazit košík
Celkem Kč
0,-
  • Kalendář akcí
  • Magazín
  • Video
  • Fotogalerie
  • Ke stažení
  • E-shop
  • Úvod
  • O magazínu
  • Distribuční místa
  • Inzerce
Nacházíte se na: Úvod Magazín Pestrý svět minerálů a hornin

Pestrý svět minerálů a hornin

20.03.2015 - Magazín Tisknout
4x
  • Tweet

Z obrázků připomínajících kaleidoskop umí geologové vyčíst historii horniny

V dnešní době máme možnost pozorovat přírodu z mnoha úhlů i vzdáleností. Díky dalekohledům na oběžných drahách pronikáme až do dalekých koutů vesmíru. Při rozhledu z vysoké hory můžeme obdivovat pohoří, sopky, kaňony či mohutné skalní útvary.

Pokud se díváme zblízka na horniny, všimneme si, že každá má trochu jinou barvu, jinou strukturu a že v ní jsou krystalky různých barev, velikostí i tvarů. Ale co kdybychom se chtěli podívat ještě blíž? Dá se nahlédnout až do nitra horniny, kde minerály vytvářejí krystaly v měřítku mikrometrů? A mohli bychom zde rozeznat jednotlivé nerosty? Na pomoc nám přichází polarizační mikroskopie.

 

Polarizace: barvy odhalují tajemství

Se světlem se setkáváme každý den. Ve vědě je ovšem nutné jeho paprsky upravovat a přizpůsobovat tak, aby nám byly nápomocny v situacích, kdy běžné světlo nic nezmůže. Pokud dokážeme měnit směr a délku světelných vln nebo je dokonce rozdělovat a zase skládat dohromady, odhalí nám to nové skutečnosti, které při běžném pozorování zůstávají skryty. V geologii a mineralogii využíváme pro mikroskopické studium minerálů či hornin polarizovaného světla.

alt: Díky polarizační mikroskopii jsme schopni barevně „zviditelnit“ i jinak naprosto černé horniny pocházející ze zemského pláště. Na obrázku je modré zrno minerálu pyroxenu společně s plagioklasy, které vznikly až 100 kilometrů pod povrchem Země. Foto: Radim Jedlička.

alt: Uprostřed snímku vidíte zrno pyroxenu složené z pestrobarevných lamelek. Zrno bylo vyvrženo na zemský povrch sopečnou erupcí a teď „plave“ ve ztuhlém vulkanickém skle. Foto: Radim Jedlička.

 

Pojďme si alespoň zjednodušeně popsat cestu světla od jeho zdroje skrze aparát takzvaného polarizačního mikroskopu až k našim očím. Jak říká kvantová teorie, světlo se chová jako proud částic nebo jako vlnění. My teď budeme brát světlo jako vlnění. Když prostorem letí běžné (nepolarizované) světlo, kmitá ve všech možných rovinách kolmých na směr šíření.

Můžeme to přirovnat k dělání vln na nataženém provazu. Pokud budeme jedním koncem provazu máchat ledabyle, budou se na druhý konec šířit vlny kmitající v různých směrech. Takto se mikroskopem šíří nepolarizované světlo ze žárovky. Následně však jeho paprsky projdou polarizátorem. V něm se světlo mění na polarizované, které kmitá pouze v jedné rovině. V analogii s provazem to vypadá stejně, jako kdybychom rukou hýbali nahoru a dolů. Na provaze se pak budou tvořit vlny ležící v jediné (svislé) rovině.

 

Nastává chvíle, kdy polarizované světlo prochází přes vzorek. Než ale dáme horninu pod mikroskop, musíme ji nejdřív upravit. Z horniny se zhotoví tenké průhledné plátky o síle 30 mikrometrů, kterým se říká výbrusy. Ty se nalepí na sklíčko a vše je připraveno k pozorování.

Po vniknutí světla do horniny dochází k dvojlomu: paprsek procházející zrnem minerálu se rozdělí na dva paprsky kmitající ve dvou na sobě kolmých rovinách. Mění se také směr a rychlost šíření paprsků. To si můžeme připodobnit k pokusu s klackem částečně ponořeným do vody. Když se na něj díváme, jeví se nám jako zlomený.

Jak moc se klacek (nebo světelný paprsek) „ohne“, je určeno indexem lomu – což je poměr mezi rychlostí světla ve vakuu a rychlostí světla v daném prostředí. Čím vyšší je index lomu, tím vyšší má příslušný minerál optickou hustotu. Díky rozdílům v ní můžeme na výbrusu horniny pozorovat hranice jednotlivých zrn. Zrna s větší optickou hustotou jsou výraznější a tvoří v mikroskopu reliéf vystouplý nad ostatními.

 

Od černobílé po všechny barvy spektra

Pravá zábava však nastává, když použijeme takzvané analyzátory. První z nich sestrojil roku 1828 skotský geolog William Nicol, proto se jim říká „nikoly“. Po opuštění výbrusu horniny jsou paprsky vzniklé dvojlomem fázově posunuty – zjednodušeně řečeno, vrcholy jejich vln se nekryjí. Nikol nám oba tyto paprsky opět složí. Díky vzájemnému sčítání a odečítání světelného vlnění o různých vlnových délkách vzniknou složením charakteristické barvy, jež jsou unikátní pro každý minerál.

Světelný paprsek nakonec přes soustavu čoček v okulárech dorazí do oka a nám se naskytne pohled na záplavu různobarevných zrníček, která živě připomíná hru s kaleidoskopem. Můžeme pozorovat šedobílé křemeny a živce, zelené pyroxeny, hnědé či modré amfiboly, červené spinely nebo žluté epidoty. Rozličná barevnost minerálů v polarizačním mikroskopu je jejich nejzákladnějším rozpoznávacím znakem.

alt: Šedobílé křemeny, pestrobarevné slídy a dokonale omezené krystaly staurolitu – to jsou složky svoru, typické přeměněné horniny. Svor tvoří i část naší nejvyšší hory Sněžky. Foto: Radim Jedlička.

alt: Tlak, jenž při pohybu horninových bloků či celých litosférických desek působí na horniny, určuje usměrnění minerálů. Ve svoru jsou jemné šupinky měkkých pestrobarevných slíd stlačovány pevnými krystaly temně hnědých staurolitů. Foto: Radim Jedlička.

 

Mikroskopické vulkány a kolize kontinentů

Největším přínosem polarizační mikroskopie pro geologii je fakt, že procesy a události, které vidíme v mikroměřítku, jsou přesnou analogií toho, co pozorujeme v přírodě pouhým okem. S polarizačním mikroskopem od sebe dokážeme rozlišit horniny usazené, vyvřelé a přeměněné. Podle povahy a vytříděnosti materiálu jsme schopni určit, zdali se pískovce či vápence usazovaly v moři, nebo v jezeře. Díky orientaci minerálních zrn můžeme zjistit směr a rychlost toku lávy. Z poměru světlých a tmavých minerálů se zase dá určit, jaký typ sopky se na daném místě nacházel.

Můžeme sledovat, jak se v hlubinách Země vytvářely horniny z roztaveného magmatu a určovat, které minerály vyrostly jako první a které měly největší sílu růstu. Jsme schopni pozorovat proměny nerostů při metamorfóze, tedy přeměně hornin. Na základě barevnosti minerálu amfibolu, jež závisí na jeho složení, umíme například odhadnout, za jakých teplot a tlaků se hornina vyvíjela. Pokud zpozorujeme stopy po tavení minerálů, víme, že hornina byla vystavena extrémně vysokým teplotám.

Přírodovědci dnes využívají různé supermoderní technologie. Přesto je polarizační mikroskopie stále nedílnou součástí geologického výzkumu a užitečným pomocníkem při studiu vzniku i vývoje hornin a minerálů.

alt: Při výzdvihu hornin ze zemského pláště k povrchu přestávají být původní minerály stabilní a rozpadají se. Z pestrobarevných pyroxenů tak zde zůstaly jen jejich okraje připomínající řetízky. Šedé granáty jsou však stále zachovány. Foto: Radim Jedlička.

alt: Dvojitě lemované zrno klinopyroxenu rostlo v magmatickém krbu (prostor pod zemským povrchem vyplněný vystupujícím magmatem). Dokazují to krásně viditelné přírůstkové zóny, které jsme odhalili pomocí polarizovaného světla. Při následné erupci sopky však zrno nevydrželo změnu okolního tlaku a rozpraskalo. Foto: Radim Jedlička.

 

alt: Granát je jedním z nejstabilnějších minerálů přeměněných hornin. Díky jeho stálosti umí vědci určit, jak vypadalo prostředí, ve kterém se vyvíjel. Síla růstu granátu je natolik velká, že do sebe dokáže uzavírat minerály jiného složení a chránit je tak před nepříznivými podmínkami pod povrchem Země. Granát tak funguje jako trezor, po jehož otevření můžeme vyčíst celou historii horniny. Foto: Radim Jedlička.

alt: Minerály vzniklé v ohromných hloubkách zemského pláště mají jiné složení a strukturu, než by měly na povrchu. Při výzdvihu hornin z pláště do kůry se karmínově zbarvenému chromitu (uzavřenému v granátu) začíná tvořit lem druhotných minerálů, které jsou stabilní za daných podmínek. Stejný osud potkává i růžový „hostitelský“ granát. Jeho lem je tvořen pestrobarevnými amfiboly, spinely, plagioklasy a pyroxeny. Foto: Radim Jedlička.

 

alt: „Tygří vzor“ minerálů jadeitů pocházejících ze zemského pláště. Jadeity jsou stabilní ve velkých hloubkách, ale při výstupu k povrchu se kvůli změnám teploty a tlaku kostrovitě rozpadají na plagioklasy a křemeny. Do jaké míry se hornina takto přemění, závisí na rychlosti jejího výstupu. Foto: Radim Jedlička.

 

Autor

Radim Jedlička

Tagy

mikroskopgeologie mineralogienerostyhorninysvětlo
4x
  • Tweet

Přečtěte si také

Uhynulé vydry odhalují znečištění řek

DNES Aktuality

Vydra říční, největší šelma našich vodních toků, je nejen symbolem návratu divoké přírody do české krajiny, ale může být i klíčem k odhalení skrytého znečištění řek a potoků.

1x Aktuality

Biosmršť 2025

VČERA Aktuality

Předposlední víkend v květnu (23.–25. 5.) proběhne již čtvrté bleskové mapování vybraných nepůvodních druhů živočichů a rostlin, do kterého se může zapojit úplně kdokoli.

4x Aktuality

+ Načíst další

Pro vstup do placené sekce se prosím přihlašte

Ztráta hesla

Nejste ještě zaregistrovaní? Neváhejte a získejte mnoho výhod!

Registrace

Objednat předplatné

Objednejte si předplatné a získejte vstup ke studni vědomostí

Objednat

Jak to funguje?

1) Zaregistrujte se
2) Objednáte předplatné
3) Přihlásíte se a můžete číst

Aktuální číslo

Přírodovědci 01/2025 Buňky

Přírodovědci 01/2025 Buňky

Editorial Tiráž Obsah čísla

Předchozí čísla

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2024

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2024

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2024

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2024

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2023

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2023

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2023

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2023

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2022

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2022

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2022

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2022

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2021

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2021

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2021

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2020

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2020

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2020

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2020

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2019

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2019

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2019

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2019

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2018

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2018

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2018

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2018

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2017

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2017

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2017

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2017

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2016

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2016

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2016

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2016

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2015

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2015

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2015

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2015

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2014

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2014

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2014

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2014

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 4/2013

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 3/2013

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 2/2013

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2013

Magazín Přírodovědci.cz,
číslo 1/2012

Přírodovědci

  • O projektu
  • Naši partneři
  • Razítková samoobsluha
  • Autoři
  • Vědci
  • Zeptejte se přírodovědců
  • FAQ
  • Výhody registrace

Učitelé

  • Registrace
  • Nabídka služeb

E-shop

  • Registrace
  • Otevírací doba
  • Vše o nákupu
  • Reklamační řád

Kontakt

Všechny kontakty
Pro média
Copyright © 2013, Prirodovedci.cz jsou komunikačním projektem Přírodovědecké fakulty UK v Praze. Vytvořilo Andweb s.r.o. Mapa stránek