Mineralogie a nauka o kameni

Kamenický obor a jeho podstata započala tím jak vesmír vznikl a jak je velký, jakou má stavbu či tvar, zda existuje i jiný vesmír nebo zda přijde doba, kdy vesmír zanikne. Těmito a mnoha dalšími otázkami na pomezí astronomie, fyziky a filozofie se zabývá interdisciplinární obor kosmologie. Na základě poznatků z fyziky, astronomie, astrofyziky, částicové a atomové fyziky se v rámci kosmologie vytváří modely, pomocí kterých se snažíme vysvětlit vznik vesmírných těles nejen v naší galaxii, ale i za hranicí našeho pozorování. Pomocí mnoha kosmologických modelů můžeme popsat velmi složitý a komplikovaný systém jakým je vesmír. Při podstatném zjednodušení můžeme říci, že tyto modely vychází z Einsteinovy obecné teorie relativity a Koperníkových (kosmologických) principů. Předpokládá se, že ve všech bodech vesmíru platí stejné fyzikální zákony. Tedy děje probíhající na Zemi se řídí v podstatě stejnými jednoduchými fyzikálními zákony jako platí ve vesmíru.

Díky vesmíru a planetě Zemi, která je jedinou dosud známou planetou, na které existuje život má obrovské možnosti pestré škály kamenů, hornin, minerálů a nerostů. Její vznik je spojen se vznikem sluneční soustavy. Stáří Země se uvádí v rozmezí 4,5 až 4,8 miliard let. Je největší terestrickou planetou sluneční soustavy. Obíhá kolem Slunce téměř po kruhové dráze průměrnou rychlostí 29,79 km/s. Její oběžná perioda je 365,256 dnů a rotační perioda 23,9345 hodin. Rotuje kolem nakloněné rotační osy což je příčinou střídání ročních období – pozitivní vliv na rozvoj života. Vzdálenost Země od Slunce je průměrně 149 milionů km. Rovníkový poloměr Země je 6378,14 km. Hmotnost planety je vypočtena na 5,9736*1024 s průměrnou hustotou 5,515 g/cm3. Má dobře diferencované geosféry – jádro, plášť, kůru a obklopuje jí hydrosféra, biosféra a atmosféra. Atmosféra společně s magnetickým pólem Země vytváří ochranný obal před dopady meteoritů a škodlivého vesmírného záření. Povrch Země ze 71% pokrývají oceány a z 29% kontinenty. Průměrná výška kontinentů je 850 m n. m. (nejvyšší hora Mount Everest – 8 882 m n. m.) a průměrná hloubka oceánů je 3 800 m (největší hloubka je v Mariánském příkopu 11 034 m). Průměrná povrchová teplota Země je 15 stupňů.

Kamenictví má své kořeny v přírodě, kde se s horninami setkáváme v podobách, kterým obvykle říkáme „skály, balvany a kameny“. Horniny těžíme v lomech a používáme je jako stavební materiál, obkladový materiál, na štěrk na stavbu silnic a dálnic, jako plnivo do některých stavebních materiálů, na výrobu vápna, cementu, popřípadě jako výchozí surovinu pro výrobu dalších složitějších výrobků (horninové litiny, vlákna). Některé horniny jsou těženy jako ruda, z níž jsou získávány kovy jako např. železo, hliník, měď, nikl, cín, zlato či platina. Mezi horniny bývá řazeno také uhlí a ropa, jejichž využití netřeba rozebírat.

Kamenictví definuje horniny dle toho jak jsou tvořeny minerály, a to buď více druhy minerálů (jde o jakési směsi minerálů) nebo méně často jenom jedním minerálním druhem (monominerální horniny, např. vápenec, kvarcit aj.). Minerály jsou přírodní krystalické látky. Příkladem nejznámějších a nejhojnějších minerálů nebo skupin minerálů jsou živce, křemen, pyroxeny, amfiboly, slídy, „jílové minerály“, olivín, magnetit, kalcit, dolomit, granáty, serpentiny a chlority.

V kamenictví se pracuje s informací, že minerály (nerosty) vznikají krystalizací z taveniny nebo z roztoku. Krystalizace je proces, při němž se molekuly chemických látek shlukují do uspořádané pravidelné pevné struktury (krystalu). Krystal vzniká (roste) postupným přikládáním atomů (molekul), tzn. že roste od středu ven, na jeho povrch se přikládají další a další vrstvy atomů. Krystalizací je i přeměna vody v led či sníh, přeměna tekoucího medu ve ztvrdlý, vznik námrazy na oknech, tvorba vinného kamene v lahvích a sudech s vínem anebo tuhnutí roztavené oceli.

KAMENICKÉ PRÁCE A SPECIFIKACE NEROSTŮ A MINERÁLŮ

Kamenické práce v rámci našeho kamenictví zaznamenávají nárůst tohoto odvětví. Odborná znalost nerostů, jsou pro nás denním chlebem a základní profesní potřebou. Nerosty, minerály a horniny nás obklopují i ve městech, v kancelářích, na ulicích či v restauracích. Na výrobu aut, počítačů nebo mobilních telefonů je nejprve třeba v přírodě nalézt a poté těžit ložiska s rudami železa a barevných kovů a na tom všem se podílejí také mineralogové. Domy, postavené z betonu, cihel a kamene, jsou v podstatě vytvořeny z minerálů, nejčastěji kalcitu, jílových minerálů, křemene, živců a slíd. Mnohé minerály uchvacují svými tvary, barvou a leskem. Zájem o „krásné barevné“ minerály naplňuje mnoha lidem volný čas a dává jim podněty k samo vzdělávání v přírodovědných oborech.

Kamenictví specifikuje horninu jako je nehomogenní materiál s proměnlivým chemickým a mineralogickým složením. Hornina se většinou skládá z několika minerálních druhů, pravidelně nebo nepravidelně rozmístěnými. Existují také monominerální horniny. Hornina je směs nerostů. Může ale být tvořena i jedním jediným minerálem; příkladem může být vápenec. Horniny tvoří zemskou kůru. Studiem hornin se zabývá petrologie. 99 % všech hornin je tvořeno přibližně pouhými 30 minerály. Tyto minerály označujeme jako horninotvorné. Patří k nim například křemen, živce nebo slídy.

V kamenickém oboru rozeznáváme tři základní typy hornin: magmatické – vyvřelé, sedimentární – usazené, metamorfované – přeměněné.

VYVŘELÉ HORNINY

Vyvřelé horniny vznikají krystalizací magmatu. Magma je žhavotekutá tavenina tvořená silikátovou taveninou, již vykrystalizovanými rudními minerály či krystaly některých silikátů a fluidní fází tvořenou vodnými a kyselinovými párami a plyny. Vzniká na rozhraní litosféry s astenosférou v důsledku diferenciačních pochodů v plášti a zemské kůře.

Kamenický obor rozlišuje magma kontinentálního typu, ze kterého vznikají kyselé až středně kyselé horniny a magma svrchní části pláště, ze kterého vznikají bazické až ultrabazické horniny. Diferenciace magmatu (tuhnutí, krystalizace) je zahájena likvací (při poklesu teploty pod 1500 stupňů), kdy se začne oddělovat silikátová část magmatu od sulfidické. Při dalším poklesu teploty nastává proces segregace. Segregace je proces předcházející hlavní krystalizaci magmatu, při kterém dochází ke krystalizaci minerálů ze silikátové taveniny, které mají vysoký bod tání. Takto vznikají kumulace chromitů a platinoidů nebo magnetitu a ilmenitu, které se kumulují na dně magmatického krbu.

KAMENICKÉ PRÁCE PRACUJÍ S VYVŘELÝMI HORNINAMI DLE MÍSTA VZNIKU

Hlubinné horniny – utuhly v magmatických krbech pod povrchem.
Žilné horniny – utuhly v zónách oslabení při migraci z magmatického krbu.
Výlevné horniny – utuhly na povrchu při styku s atmosférou či hydrosférou.

Hlubinné horniny krystalizují z magmatu v magmatických krbech 2 – 10 km pod povrchem. V těchto hloubkách je již vyšší teplota a tlak okolních hornin než na povrchu. Teplotní rozdíl magmatu a okolní horniny není tak vysoký, a proto magma chladne pomalu. Hlubinné horniny vytvářejí velká primární magmatická tělesa (plutony, batolity, lakolity, atd.), což také ovlivňuje rychlost chladnutí. Čím větší těleso, tím pomalejší chladnutí a tedy delší čas na krystalizaci. Mohou tak vznikat velké krystaly pozorovatelné pouhým okem.

Žilné horniny vznikají při migraci magmatu z magmatického krbu poruchovými strukturami horninového masivu. Vytvářejí plošně rozsáhlá, ale málo mocná tělesa – žíly. V těchto prostorech je okolní hornina chladná a odebírá více tepla magmatu. Dochází k urychlené krystalizaci. Pokud do trhlin vniklo magma s některými již vykrystalizovanými minerály, vzniká výrazná porfyrická struktura. Dříve vykrystalizované minerály jsou podstatně větší (vytvářejí tzv. vyrostlice) než okolní, později utuhlé krystaly. Stále jme makroskopicky schopni pozorovat jednotlivé minerály. Nicméně okolní minerály jsou podstatně menší než u hlubinných hornin.

Výlevné horniny Výlevné horniny vznikly při vulkanické činnosti, kdy se magma v podobě lávy vylilo na zemský povrch. Teplotní rozdíl mezi lávou a vzduchem (na souši) či vodou (v moři) je velký. Láva nemá dostatek času na vykrystalizování. Vznikají velmi drobné krystaly pozorovatelné pouze mikroskopicky. Pokud bylo ochlazování překotné, nedošlo ani ke vzniku krystalů a láva utuhla jako vulkanické sklo. Zvláštním druhem výlevných hornin je pyroklastický materiál. Ten se podobně jako láva ukládá na svazích vulkánů po erupci. Jedná se o kousky lávy vyvržené při výbuchu do atmosféry. Podle velikosti pak rozlišujeme vulkanické pumy, bomby, vulkanický písek, popel a prach.

Minerál – nerost je anorganická, homogenní (stejnorodá) přírodnina, vznikající přírodními procesy bez činnosti člověka. Fyzikální a chemické vlastnosti nerostu jsou stejné v každé jeho části. Každý nerost lze definovat určitým chemickým vzorcem. Rozeznáváme tři základní typy hornin: magmatické – vyvřelé; sedimentární – usazené;  metamorfované – přeměněné. Jejich složení je možno vyjádřit chemickou značkou nebo chemickým vzorcem. Za minerály považujeme i některé přírodní organické látky (například jantar). Studiem minerálů se zabývá věda mineralogie.

KAMENICKÉ PRÁCE A HORNINY A MINERÁLY V PŘÍRODĚ

Kamenické práce mají svůj původ v přírodě, kde s horninami setkáváme v podobách, kterým obvykle říkáme „skály, balvany a kameny“. Horniny těžíme v lomech a používáme je jako stavební materiál, obkladový materiál, na štěrk na stavbu silnic a dálnic, jako plnivo do některých stavebních materiálů, na výrobu vápna, cementu, popřípadě jako výchozí surovinu pro výrobu dalších složitějších výrobků (horninové litiny, vlákna). Některé horniny jsou těženy jako ruda, z níž jsou získávány kovy jako např. železo, hliník, měď, nikl, cín, zlato či platina. Mezi horniny bývá řazeno také uhlí a ropa, jejichž využití netřeba rozebírat.

Kamenické práce pracují s horninami jenž jsou tvořeny minerály, a to buď více druhy minerálů (jde o jakési směsi minerálů) nebo méně často jenom jedním minerálním druhem (monominerální horniny, např. vápenec, kvarcit aj.). Minerály jsou přírodní krystalické látky. Příkladem nejznámějších a nejhojnějších minerálů nebo skupin minerálů jsou živce, křemen, pyroxeny, amfiboly, slídy, „jílové minerály“, olivín, magnetit, kalcit, dolomit, granáty, serpentiny a chlority.

Kamenické práce a kamenictví se zabývají a pracují s minerály (nerosty) vznikající krystalizací z taveniny nebo z roztoku. Krystalizace je proces, při němž se molekuly chemických látek shlukují do uspořádané pravidelné pevné struktury (krystalu). Krystal vzniká (roste) postupným přikládáním atomů (molekul), tzn. že roste od středu ven, na jeho povrch se přikládají další a další vrstvy atomů. Krystalizací je i přeměna vody v led či sníh, přeměna tekoucího medu ve ztvrdlý, vznik námrazy na oknech, tvorba vinného kamene v lahvích a sudech s vínem anebo tuhnutí roztavené oceli.

Mnohé o vzniku krystalů, čili krystalizaci pochopíme, zkusíme-li doma pěstovat krystaly z roztoku kupříkladu modré skalice. Z nasyceného vodného roztoku modré skalice můžeme za několik týdnů získat pěkné krystaly až 10 cm velké i větší. Z horkého přesyceného roztoku můžeme prudkým zchlazením během několika vteřin vyrobit jehlicovité krystaly, které nám porostou přímo před očima.

KAMENICKÉ PRÁCE A TEXTUTRA HORNIN A MINERÁLŮ

V kamenictví se pod pojmem stavba, která představuje u hornin součet vzájemných vztahů všech stavebních prvků (agregátů krystalů, minerálů v těchto agregátech, skupin iontů i jednotlivých iontů, vytvářejících mřížky) se dá zahrnout vše, co se označuje v horninách jako textura a struktura. Nejedná se tedy o zvláště přesné termíny, neboť nelze přesně odlišit jejich náplň. Na počátku našeho století se však dvojité nomenklatury – t e x t u r a (stavba) a s t r u k t u r a (sloh) začalo užívat a proto budou textury a struktury hornin tímto způsobem také probrány.

Textura všesměrně nepravidelná je tou nejčastější, se kterou se v našem oboru kamenictví setkáváme. Minerály jsou v hornině rozloženy zcela nepravidelně. Textura všesměrně nepravidelná je po technické stránce příznivou vlastností hornin, jak pokud jde o stavební hmoty, tak o základové půdy. Neporušená hornina s touto stavbou má ve všech směrech stejné mechanické vlastnosti (např. pevnost v tlaku, smyku, houževnatost, zvětratelnost).

Textura proudovitá bývá často velmi typická pro výlevné vyvřeliny. Minerály mikroskopických rozměrů (např. živce, amfiboly) jsou orientovány ve smyslu tečení lávy.

Textura pórovitá se kterou se setkáváme u výlevných vyvřelin. Vzniká při uvolňování těkavých složek z lávy. Velikost pórů kolísá od zlomků do několika cm (textura dutinatá). Touto texturou se vyznačují většinou mladé vulkanické horniny (např. liparity). Textura pórovitá je pro některé stavební účely nepříznivou vlastností hornin. Póry a dutiny neobyčejně zvětšují povrch hornin vystavený účinkům vnějších činitelů (voda, plyny), které rozrušují horniny mechanicky i chemicky. Takové horniny snáze větrají a mají i menší pevnost, houževnatost i únosnost. Na druhé straně pórovitost zmenšuje objemovou hmotnost horniny a také její tepelnou a zvukovou vodivost.

Textura mandlovcovitá se vyskytuje u starších výlevných vyvřelin mívající dutinky vyplněny druhotnými minerály. Tato textura se nazývá mandlovcovitá. Setkáváme se s ní u bazických výlevných vyvřelin (diabasový a melafyrový mandlovec).

Textura vrstevnatá je typická pro horniny usazené, pro které je charakteristická textura vrstevnatá. Vzniká ukládáním různého úlomkovitého materiálu, popřípadě usazováním schránek organizmů nebo minerálů chemicky vysrážených do tenkých vrstviček nad sebou.

Textura břidličnatá se vyskytuje u metamorfovaných hornin, kde je textura většinou zřetelně plošně paralelní. Je podmíněna přítomností destičkovitých, šupinkatých a sloupkovitých minerálů uspořádaných do rovin, které jsou mezi sebou přibližně rovnoběžné. Tato textura se běžně označuje jako břidličnatost (popisně) nebo foliace (geneticky). Břidličnatost (foliace) metamorfovaných hornin je různě výrazná. Velice výraznou foliaci mají např. fylity, výraznou svory, málo výraznou amfibolity a nevýraznou některé mramory a kvarcity. Kontaktní rohovce však velice často nemají břidličnatost vůbec patrnou.

Textura usměrněná (břidličnatá, plošně paralelní, vrstevnatá) způsobuje, že vlastnosti hornin jsou v různých směrech různé. Tak např. pevnost břidličnaté horniny je větší ve směru kolmém k břidličnatosti než ve směru rovnoběžném s břidličnatostí. Rovněž na další technické vlastnosti má usměrnění vliv; odolnost vůči větrání, tvrdost, houževnatost a nepropustnost jsou větší ve směru kolmém na usměrnění, naproti tomu nasákavost a stlačitelnost jsou větší ve směru usměrnění.

KAMENICKÉ PRÁCE A STRUKTURA HORNIN A MINERÁLŮ

Kamenické práce jsou prováděny na základě odborné znalosti struktury hornin, kamenů a minerálů, jejichž struktura vyjadřuje tvar, velikost a vývoj minerálů a nerostů v hornině.

STRUKTURY VE VYVŘELINÁCH A HORNINÁCH A MINERÁLECH

Strukturu celokrystalickou – holokrystalickou; v hornině pozorujeme větší i menší krystaly, které jsou makroskopicky dobře pozorovatelné. Tuto strukturu mají hlubinné a některé žilné vyvřeliny
Strukturu polokrystalickou – hypokrystalickou; vedle drobných malých minerálů (vyrostlic) je hornina tvořena jemnou až sklovitou základní hmotou. Touto strukturou se vyznačují hlavně výlevné vyvřeliny
Strukturu sklovitou – hyalinní; láva utuhla tak rychle (sklovitě), že makroskopicky nevidíme žádné minerály. Je typická pro vulkanická skla. Sklovité horniny jsou křehké, nesnadno opracovatelné a odolné na zvětrávání.
Struktura granitická (žulové), kde krystalovaly nejprve tmavé součásti, které jsou omezeny idiomorfně, po nich živce (hypidiomorfní) a nakonec křemen (alotriomorfní omezení). U struktury gabrové jsou živce omezeny idiomorfně nebo hypidiomorfně a tmavé součásti jsou alotriomorfní.
Struktura aplitická se vyznačuje tím, že všechny součásti jsou v hornině omezeny zcela nepravidelně (alotriomorfně).
Struktura písmenková – je z dalších slohů vyvřelin je třeba uvést strukturu písmenkovou, kdy u některých pegmatitů-písmenkových žul se prorůstají křemeny ve tvaru klínového písma s mikroklinem (draselným živcem). Velmi často můžeme pozorovat ve vyvřelinách minerály, které označujeme jako vyrostlice. Krystalovaly v době, kdy ostatní hmota magmatu (lávy) byla dosud v tuhotekutém stavu. Vyrostlice mohou obsahovat vyvřeliny hlubinné, žilné i výlevné.
Struktura porfyrovitá – ve zřetelně zrnité základní hmotě nacházíme poměrně velké vyrostlice, hlavně živců. Tuto strukturu mají vyvřeliny hlubinné.
Struktura porfyrická (žilná) – v základní jemnozrnné hmotě, která je makroskopicky až celistvá (hlavně kolem vyrostlic), jsou vyvinuty větší vyrostlice živců. Tuto strukturu mají žilné neodštěpené vyvřeliny.
Struktura porfyrická (výlevná) – v jemnozrnné, celistvé, někdy až sklovité základní hmotě jsou vyvinuty drobné vyrostlice, které může tvořit např. křemen, amfibol, pyroxen, biotit. Tuto strukturu mají vyvřeliny výlevné.

Porfyrické struktury vyvřelin

Struktura ofitická a její projevy se většinou nedají pozorovat struktury typické např. pro diabasy. Jedná se o strukturu ofitickou. Plagioklasy tvoří bělavé, pravidelně omezené lišty, zbylé prostory mezi nimi vyplňuje pak augit.
Struktury trachytická (makroskopicky se u trachytů nedá zjistit) se základní hmota skládá z drobných lišten a jehlic živců, které jsou uspořádány kolem větších (opět mikroskopických) živcových jedinců.

Technické vlastnosti hornin podmíněné jejich strukturami jsou většinou závislé na velikosti krystalů. Čím je hornina jemnozrnnější, tím má zpravidla lepší technické vlastnosti (pevnost, houževnatost, trvanlivost). Naproti tomu velmi hrubozrnné horniny a horniny s velkými vyrostlicemi jsou obyčejně málo pevné a snadněji větrají. Opracovatelnost hornin je nejpříznivější u středně zrnitých vyvřelin.

Minerály a jejich struktura se ve vyvřelých horninách vyznačují různými tvary. Jsou-li krystaly dokonale vyvinuty (hrany, rohy, krystalové plochy), označují se jako idiomorfní (pravidelné). Jsou-li vyvinuty jen částečně pravidelně, mluvíme o hypidiomorfních minerálech. Konečně můžeme pozorovat i minerály zcela nepravidelné – alotriomorfní. Tvar jednotlivých nerostů v hornině je závislý na tom, zda minerální součást krystalovala buď v počátcích tuhnutí magmatu nebo v jeho pozdějších fázích. Závisí tedy od posloupnosti krystalizace.

STRUKTURY SEDIMENTŮ VE VYVŘELINÁCH A HORNINÁCH

Struktury sedimentů u sedimentárních hornin klastických je struktura horniny dána hlavně velikostí zrn a jejich tvarem. Geologie a nauka o horninách definuje z hlediska sedimentů strukturu psefitickou, kam řadíme i strukturu brekciovitou, strukturu psamitickou, strukturu pelitickou, strukturu klastických sedimentů, struktura oolitickou.

U sedimentárních železných rud (ferolitů) se setkáváme se strukturou oolitickou (seménkovou, jikrovou). Jíly, jílovce a slínovce mají strukturu pelitomorfní.

Vápence se vyznačují strukturou organogenní. Jsou-li ve vápencích patrné úlomky fosilií, mluvíme o struktuře organodetritické. Nedá-li se určit původ úlomků zkamenělin, označí se struktura jako detritická. Jsou-li vápence složeny z velmi jemných částic, mají strukturu kalovou.

Technické vlastnosti sedimentů se projevuje různě. Většinou jsou horniny s hrubšími a ostrohrannějšími zrny únosnější a mají větší vnitřní tření při stejném tmelu. Jako stavební materiál mívají naopak jemně až středně zrnité zpevněné sedimenty výhodnější technické vlastnosti než sedimenty hrubozrnné. Více než na zrnitosti záleží však u nich na stupni diageneze a druhu a typu tmelu.

STRUKTURY METAMORFITŮ VE VYVŘELINÁCH A HORNINÁCH

Metamorfované horniny, které vznikaly vlastně již z pevných hornin (vyvřelin, sedimentů), prodělaly metamorfní krystalizaci neboli krystaloblastézu. Podle toho rozeznáváme:

Strukturu granoblastickou – zrnitou – minerální součásti tvoří přibližně stejnoměrná zrna (ruly, granulity, mramory, kvarcity). Tato struktura je nejpříznivější pro technické použití metamorfitů.
Strukturu lepidoblastická (lupenitá) – ve smyslu usměrnění kryjí plochy břidličnatosti hlavně šupinkaté minerály (fylit, svor, pararula, chloritická a mastková břidlice).
Strukturu nematoblastickou (vláknitá) je podmíněna přítomností jehlicovitých minerálů, např. amfibolů. Vyznačují se jí třeba amfibolity.
Struktura porfyroblastická (okatá) je tam kde některé minerály vynikají svou velikostí nad ostatními a připomínají vyrostlice vyvřelin. Označují se jako porfyroblasty. Tuto strukturu mají např. okaté ruly.
Strukturu rohovcová (dlažební) má mikroskopicky viditelná větší zrna např. křemene, živce, cordieritu apod., vznikají z původní pelitomorfní hmoty a jsou uspořádána na způsob dlažby. Tato struktura bývá vyvinuta u kontaktních rohovců a erlánů, podmiňuje velkou pevnost i houževnatost.

VLASTNOSTI HORNIN, MINERÁLŮ A NEROSTŮ A JEJICH SPECIFIKA

V kamenictví český název minerálu – nerost, vytvořil obrozenec J. S. Presl. Název nerost není příliš přesný, protože krystaly nerostů rostou. Rostou však samozřejmě jinak než živé organismy. Vznik nerostů probíhá ve dvou etapách. Nejdříve se seskupí nepatrné množství stavebních částic a vytvoří tak zárodek krystalu. Krystal pak roste připojováním dalších částic na povrch zárodku. Postupně se přikládají další a další částice. To znamená, že centrální část krystalu je nejstarší, zatímco jeho povrchová vrstva je nejmladší.

Kamenictví zkoumá částice, které se připojily k povrchu krystalu v krátkém časovém úseku, tvoří v krystalu určitou zónu. V průběhu krystalizace se mění řada fyzikálních a chemických podmínek, proto se od sebe jednotlivé zóny jednoho minerálu mohou lišit. Velmi výrazné zonální zbarvení mívají krystaly turmalínu.

Kamenictví pracuje s informací, že krystal roste v různých směrech různou rychlostí. Proto mohou vzniknout různé tvary, které u krystalů pozorujeme. Pokud by krystal rostl ve všech směrech stejně rychle, vznikla by koule. Velikost krystalu není teoreticky nijak omezena. V přírodě záleží na velikosti prostoru, ve kterém minerál krystaluje a také na množství matečného roztoku. Největší krystaly nalezené v přírodě dosahují velikosti několika metrů (výjimečně i více než 10 metrů) a hmotnosti několika tun (př. krystaly muskovitu a živce v pegmatitech).

Kamenické práce pracují s hodnotou jakou je tvrdost kamene, což je odpor minerálu proti vniknutí cizího tělesa. Závisí na pevnosti vazby mezi částicemi v krystalové struktuře nerostu. Čím je vzdálenost částic menší, tím je vazba zpravidla pevnější a nerost tvrdší. Vazby mezi vzdálenějšími částicemi jsou slabší, a proto je nerost měkčí.

Kamenictví používá – Mohsovu stupnici tvrdosti. Pro srovnání tvrdosti nerostů sestavil Friedrich Mohs (1773 – 1839) desetičlennou stupnici, seřazenou tak, že každý tvrdší nerost rýpe do předcházejícího měkčího. Například minerál s tvrdostí 4 rýpe do kalcitu (tvrdost 3), ale do apatitu (tvrdost 5) nerýpe. Tvrdost neoznačujeme jednotkami. Rozdíly tvrdosti mezi jednotlivými stupni jsou různé. Největší rozdíl je mezi 9. a 10. stupněm. Kromě toho, že je tvrdost charakteristickým znakem minerálů má i praktický význam. Diamant, minerál s nejvyšší tvrdostí vůbec, se používá k výrobě vrtných korunek či speciálních nožů pro obrábění kovů. Některé minerály s vysokou tvrdostí se využívají jako průmyslová brusiva (diamant, korund, granáty). Naopak měkké minerály se využívají k výrobě maziv (grafit, jílové minerály).

V kamenictví je dalším faktorem hustota kamene, která určuje kolikrát je určitý objem nerostu těžší než stejný objem destilované vody. Z fyziky víme, že se hustota udává v jednotkách g/cm3. Přibližně ji můžeme porovnat potěžkáním v ruce. Můžeme tak rozlišit minerály podobné velikostí a barvou (například živec od těžšího barytu). U většiny minerálů se hustota pohybuje v rozmezí hodnot 2 až 4 g/cm3. Velkou hustotu má zlato (19 g/cm3). To znamená, že krychle zlata o hraně 1 cm váží 19 gramů. Lépe si možná představíme krychli o hraně 10 cm, která by celá ze zlata vážila 19 kg. Rozdílnost hustoty umožňuje oddělovat od sebe těžší nerosty od lehčích, například plavením nebo rýžováním. Těžší minerály (zlato, granáty) klesají na dno zlatokopecké pánve, zatímco lehké minerály se odplavují a při krouživém pohybu vypadávají z pánve ven.

Kamenické práce používají faktor tzv. štěpnosti a lomu kamene. Po úderu kladivem do minerálu můžeme pozorovat, jak se minerál rozpadá. Vidíme štěpnost nebo lom. Ve většině případů však není nutné vzorek poškodit, stačí pozorovat jeho plochy. Minerály se štípou na úlomky podle rovných lesklých štěpných ploch ve směrech, kde je nejmenší soudržnost. Počet směrů (rovin) štěpnosti může být u různých minerálů různý. V jednom směru jsou štěpné slídy a tuha, ve dvou směrech amfibol, ve třech směrech galenit (rozpadá se na krychle) a kalcit (rozpadá se na klence), ve čtyřech směrech fluorit (rozpadá se na osmistěn), v šesti směrech sfalerit.

V kamenickém opracování kamene se některé nerosty se lámou podle nerovných ploch. Lomné plochy nejsou závislé na struktuře. Podle vzhledu lomné plochy rozeznáváme například: nerovný lom, miskovitý, hladký, tříšťnatý a lasturnatý lom (křemen, opál, obsidián). Některé minerály jsou kujné. Patří mezi ně většina ryzích kovů – zlato, stříbro, měď. Nerozpadají se, nýbrž je lze rozklepat do tenkých plíšků. Velmi tenké zlaté fólie nazelenale prosvítají.

Kamenictví a kamenické práce a jejich metody provedení opracování kamene jsou vždy stanoveny dle požadovaného dosažení výsledného lesku kamene. Lesk kamene vzniká odrazem světla od krystalových nebo štěpných ploch. Rozlišujeme například:

diamantový lesk – diamant, sfalerit
kovový lesk – pyrit, galenit
perleťový lesk – slídy, sádrovec
skelný lesk – křemen
matný lesk – kaolinit
mastný lesk – mastek

Kamenictví jednoznačně rozlišuje barvu kamene, která je jednou z nejnápadnějších vlastností minerálů. Je důležitá pro poznávání minerálů. Rozlišujeme nerosty barevné, bezbarvé a zbarvené. U barevných nerostů je barva velmi stálá. Magnetit je vždy černý, malachit zelený, azurit modrý… Stejnou barvu jako minerál mívá obvykle i jeho vryp. (Výjimku tvoří např. mosazně žlutý chalkopyrit, který má tmavě šedý vryp). Jako bezbarvé nerosty označujeme ty, které jsou čiré a mají bílý vryp. Zbarvené nerosty jsou zbarveny díky různým příměsím, ale jejich vryp zůstává bílý, šedý nebo jen slabě zabarvený. Podle propustnosti světla rozlišujeme nerosty průhledné, průsvitné a neprůsvitné.

CHEMICKÉ VLASTNOSTI HORNIN, MINERÁLŮ A JEJICH SPECIFIKA

V kamenictví se zkoumá jako velice důležitý faktor chemické složení. Minerály se skládají z malých částic – atomů iontů a molekul. Chemické složení minerálů se vyjadřuje chemickou značkou (síra – S) nebo chemickým vzorcem (galenit – PbS). Minerály se rozdělují podle chemického složení a vnitřní stavby do devíti tříd mineralogického systému.

Kamenictví definuje kámen dle polymorfie (mnohotvarost). Polymorfní nerosty mají stejné chemické složení, ale vznikly za různých podmínek. Mohou proto krystalovat v různých soustavách. Příklady: C: diamant – grafit, CaCO3: kalcit – aragonit, FeS2: pyrit – markazit. Izomorfní minerály mají různé složení, ale stejné (nebo velmi podobné) vlastnosti. Izomorfní minerály tvoří přirozené řady, např. uhličitany kalcitové řady: kalcit CaCO3 – magnezit MgCO3 – siderit FeCO3. Stavební částice izomorfních minerálů se mohou ve struktuře navzájem zastupovat, proto se v přírodě často setkáváme s kalcitem, který obsahuje také hořčík (tzv. hořečnatý kalcit).

Kamenické práce a čištění kamene jasně vychází ze znalosti kyselosti či zásaditosti kamene. Reakce s kyselinami, která je testována za používání reakce se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou (HCl) k důkazu uhličitanů. Při této reakci se uvolňují bubliny CO2 (šumění). Tato reakce probíhá u některých uhličitanů za studena (kalcit, aragonit), u jiných je třeba úlomek minerálu v kyselině zahřát (ve zkumavce). K důkazu karbonátů, které reagují s HCl za studena, můžeme použít místo HCl běžný kuchyňský ocet. Zlato se rozpouští v lučavce královské, což je směs kyseliny dusičné (HNO3) a kyseliny chlorovodíkové (HCl).

V kamenictví má velký význam faktor tzv .rozpustnosti ve vodě a barvení plamene. Řada prvků význačně barví plamen. U některých nerostů dochází k barvení plamene již při vsunutí vzorku do plamene, jiné musíme nejprve ovlhčit kyselinou. Většinou používáme zředěnou kyselinu chlorovodíkovou.

Kamenické práce a repase kamene vychází ze znalosti všech typů geologických procesů popsané v následujících kapitolách, jenž jsou velmi zjednodušené, schematické a modelové. Neživá příroda je daleko rozmanitější. Časté jsou přechody mezi jednotlivými uvedenými modelovými případy vzniku hornin a nerostů, takže jejich teoretické vymezení bývá často neostré a sporné.

Závěrem je možné pro více informací navštívit virtuální galerii hornin, kde naleznete detailní informace ohledně vizualizace dílčích typů hornin, sedimentů, nerostů a minerálů či virtuální přehled minerálů a komplexní lexikon druhů: