Minerál(lat.,zminera,důl) čilinerostjehomogennípřírodnífázes přesně definovatelným chemickým složením a s vysoce uspořádanou stavbou částic,[1]která je za normálních podmínekkrystalická(výjimkou je přírodnírtuť) a která vznikla jako výsledekgeologickýchprocesů[2],případně jako produkt přírodních procesů na jiném kosmickém tělese.[pozn. 1]Může to býtprveknebochemická sloučeninatvořenákrystalyčikvazikrystaly[4][5],výjimečně i s amorfní strukturou (např.opál), ale vždy vzniklá přírodním procesem bez zásahu člověka (např.kamenná sůlje krystalický nerost, ale když ji člověk rozpustí vevoděa nechá opět vykrystalizovat, už nejde o nerost, i když se strukturou i složením jedná o totožné krystaly).
V přírodě je známo přes 5950 minerálů[6]a každým rokem bývá objeveno kolem 120 dalších[7].
Pojem minerál či nerost využívají vedlemineralogieageologiei jiné obory, a mohou ho definovat jinak. Odlišnou, širší definici nerostu, používá napříkladhornictví(viz oddílČlenění nerostů z hlediska hornictví). Biologie, lékařství a obory související s výživou zpravidla rozumějí pod pojmem minerál jakoukoli anorganickou látku v pevné či tekuté formě včetně pouhýchiontův roztoku (viz oddílMinerály v biologii a lékařství).
látky vzniklé zásahem člověka do přírody (např. produkty hoření uhelných výsypek);
směsi minerálů, tedy:
Horniny– obvykle jsou směsí různých minerálů (např.žulyse skládají zkřemene,živců,slída dalších minerálů); monominerální horniny tvoří sice jediný minerál, ale s nehomogenní strukturou; oproti minerálům horniny obsahujíbiogennílátky, které nemusí být tvořeny homogenní fází (např. zpevněné či částečně metamorfované ulity měkkýšů či protistů);
tekutéroztokyminerálních látek. Například tzv. minerální voda (bez usazenin) neobsahuje minerály; jedná se ovodubohatou na rozpuštěné anorganické látky (soli,ionty)).
primární minerály, které vznikly ve stejnou dobu jako hornina, jejíž jsou součástí;
sekundární minerály, které vznikly až chemickýmzvětrávánímnebometamorfózouz primárních minerálů.
Nebo (viz níže stať Vznik)
endogenní minerály,
exogenní minerály.
Podle obsahu kovů:
rudníminerály – obsahují využitelné kovy (např.magnetit), těží se většinou v dolech;
nerudní minerály – neobsahují kovy nebo obsahují jen nevyužitelné kovy (např.kamenná sůl); používají se ve stavebnictví, sklářství, energetickém průmyslu, chemickém průmyslu aj.
Systematické třídění minerálů lze provést dle různých fyzikálně-chemických kritérií. Systém používaný vkategorizaci na wikipediivychází z tzv. Strunzova mineralogického systému[8][9]:
Prvkyjsou minerály, které jsou tvořeny pouze jedním chemickým prvkem. Patří sem 20 minerálů, z toho 10 geologicky signifikantních. Dělí se na kovové a nekovové (případně i polokovové). Kovové se dělí na křehké a tvárné. Do této třídy se mineralogicky řadí i minerály tvořené některými sloučeninami: do nekovovýchkarbidy,nitridy,fosfidyasilicidy,do kovových vícekovové přírodníslitiny.
Sulfidysestávají ze sloučeniny síry (aniont S2−) skovynebometaloidy.K sulfidům patří asi 600 minerálů. Z mineralogického hlediska sem patří i selenidy (obsahujícíselen;Se2−), teluridy (obsahujícítellur;Te2−), antimonidy (obsahujícíantimon;Sb3−) a bizmutidy (obsahujícíbismut;Bi3−).
Je jich asi 140 a sestávají ze sloučeninfluoru(aniont F−),chloru(aniont Cl−),brómu(aniont Br−) nebojódu(aniont I−) skationtykovů jako jsousodíknebovápník.Mineralogicky sem patří i oxihalogenidy (obsahující i aniont O2−).
HematitSestávají ze sloučeninykovůnebonekovůskyslíkem(aniont O2−) nebohydroxylovými skupinami(skupiny OH−) vzniká asi 400oxidůresp. hydroxidů. Mineralogicky se k nim řadí i jodáty (chem. jodičnany; [IO3]3−), vanadáty (chem. vanadičnany a vanadany; i se složitější strukturou aniontového komplexu), arsenity, antimonity a bizmutity (chem. arsenitany; [AsO3]3−resp. antimonitany a bizmutitany) a sulfity, selenity a telurity (chem. siřičitany; [SO3]2−resp. seleničitany a teluričitany)
Je jich přes 200 a jsou to kyslíkatésolis aniontovým komplexem [CO3]2−.Mineralogicky se sem řadí i nitráty (dusičnany; [NO3]−) a boráty (boritany; [BO3]3−). Boritany se často vyčleňují do zvláštní třídy[8][9](analogicky křemičitanům), protože tvoří z atomů boru a kyslíku i složitější skupinové struktury plošné ([B2O5]4−,[B2O7]2−) či řetězcové ([B2O4]2−až [B6O10]2−)
Zařazují se sem i chromáty (chromany), molybdáty (molybdenany) a wolframáty (wolframany), tedy sloučeninykovůs aniontovým komplexem [CrO4]2−,[MoO4]2−resp. [WO4]2−.
Fosfátyjsou kyslíkové soli aniontovým komplexem [PO4]3−.Mineralogicky se sem zařazují i arzenáty (arzeničnany;[AsO4]3−) a vanadáty (vanadičnany;[VO4]3−). Do skupiny patří asi 400 minerálů.
Křemičitanypředstavují asi 500 sloučenin, v nichžčtyřstěn[SiO4]4−tvoří základní stavební kámen, buď v izolovaných ostrůvcích po jednom (nesosilikáty), ve dvojicích (Si2O76−;sorosilikáty) i ve složitějších strukturách uzavřených kruhů ([SinO3n]2n−– cyklosilikáty), jednoduchých či dvojitých lineárních řetězců ([SinO3n]2n−resp. [Si4nO11n]6n−– inosilikáty), plošných vrstev ([Si2nO5n]2n−– fylosilikáty) či prostorového skeletu (tektosilikáty).
KřišťálVybroušený krystal ametystu, jedné z odrůd křemene
Z fyzikálních vlastností se nejprve zkoumá barva, lesk a vzhled (habitus). Pak se určuje tvrdost, specifická hmotnost – hustota a barva vrypu. Štěpnost a lom bývají převážně dobře viditelné zejména na čerstvém úlomku minerálu. Nejčastěji zjišťované fyzikální vlastnosti minerálů jsou:
Chemické vlastnosti jsou základem dělení minerálů (viz výše). Chemické vlastnosti závisejí na chemickém složení a krystalové struktuře. Nejdůležitější chemickou vlastností je samotné chemické složení vyjádřitelné formou vzorce.
Při zjišťování chemických vlastností minerálů se zjišťuje, jak se minerály rozpouštějí ve vodě (halitse rozpouští,zlatone), jak reagují s kyselinami, s roztoky hydroxidu apod. Minerály jako platina, zlato, křemen jsou velmi odolné proti působení kyselin či hydroxidů, některé minerály se rozkládají i při vysoké teplotě (např.kalcitse rozpadá na oxid vápenatý a oxid uhličitý).
Chemické podmínky vzniku minerálů a látkové složení zemského tělesa zkoumágeochemie.
Endogenní (vzniklé uvnitř) minerály vznikají díky uvolňovánítepelné energiez nitra Země. Minerály takto vzniklé jsou v širším slova smyslu produktymagmatické činnosti.Horniny a ložiska vznikají krystalizací samotného magmatu. Procesy vzniku minerálů probíhají v různých hloubkách při rozličných, ale převážně vysokých teplotách.
NaZemipodléhá všechno neustálým proměnám. I minerály vznikají, rostou a mění se. Většina z nich vznikla i dnes vzniká uvnitř Země, kde jsou vysokéteploty(přibližně 900–1300 °C) atlaktisíců atmosfér. V těchto hloubkách se nachází oblast žhavé tekuté silikátové taveniny, kterou nazývámemagmatem.Protožezemská kůraje stále v pohybu (např. vznik zlomů, vrásnění), proniká část magmatu do vyšších a chladnějších vrstev zemské kůry, kde postupně tuhne a vytváří masivy hlubinných hornin. Magma je tavenina rozličných křemičitanů a oxidů nasycená plyny a vodní párou. Jeho složení odpovídá chemickému složení hornin zemské kůry. Rozmanitá proudění udržují magma ve stálém pohybu, přičemž se v něm uskutečňují chemické reakce. Tvoří se v něm nové sloučeniny odpovídající nově vytvořeným minerálům. Když pronikne žhavé tekutémagma,které je pod velkým tlakem, do vyšších a chladnějších vrstev zemské kůry, jeho teplota se snižuje. Během ochlazování magmatu se tvoří první minerály.
S přibývajícím ochlazováním magmatu vzrůstá i počet vznikajících minerálů. Specificky lehčí minerály, které vykrystalizovaly v tomto prvním stadiu, zůstávají ve vyšších vrstvách, zatímco těžší pozvolna klesají. Tento proces se nazývá magmatickou diferenciací. Takto se na některých místech nahromadí určité minerály a vznikají ložiska (např.magnetitunebochromitu). Během ochlazování magmatu rostou další krystaly. Vznikají z nepatrných zárodků zákonitým navrstvováním nových stavebních částic. Tento proces končí až po úplném ztuhnutí magmatu. V závěrečné fázi krystalizace se v magmatu zvětšuje obsah snadno pohyblivých složek, plynů a vodní páry, čímž se magma stává řidší. Ve větší vzdálenosti od původního magmatického centra se tvoří tzv.pegmatit.Soustřeďují se v něm minerály, jako napříkladslídy,turmalín,berylaj., obsahující prvky vzácných zemin, ale i rudycínuawolframu.Nakonec ztuhne i tzv. zbytkové magma. Část plynů a vodní páry zůstávají v horninách a mohou vytvářet dutiny (podobně jako zůstávají vzduchové bubliny např. v bochníku chleba). Při těchto postvulkanických procesech může docházet k vyplňování dutin v horninách druhotnými minerály (křemenem,achátem,chalcedonemaj.) – vznikají tzv. mandlovcovité dutiny. Takové „mandle “často nacházíme vmelafyrovýchhorninách.
Magnezit
Větší část plynů a par uniká přes pukliny a trhliny v hornině k zemskému povrchu. Při tom se původně horké roztoky ochlazují a vznikají z nich nové minerály, které pokrývají stěny puklin v podobě krystalů. V tomto stadiu, které označujeme jako hydrotermální, vznikají nejznámější minerály, jako je například křemen a kalcit. Když se v roztocích vyskytují prvky těžkých kovů, mohou vznikat různé rudní žíly. Pokud se vylučují určitérudy(např. rudymolybdenu,cínu a wolframu) přímo z horkých plynů a par, mluvíme opneumatolýze,případně o pneumatolytickém vzniku ložisek. Blízko povrchu Země se vodní pára mění na vodu. Voda je stále nasycena minerálními látkami a společně s prosakující povrchovou vodou vyvěrá v podobě minerálníhopramenena povrch. Z těchto horkých nebo chladných minerálních pramenů se vylučují další minerály, jako napříkladvřídlovec(aragonit) nebogejzírit.Když pronikají horké roztoky a plyny trhlinami a puklinami v usazených horninách (např.vápencem), rozpouštějí je a vznikají nové,druhotné minerály.Taková tvorba minerálů se nazývámetasomatóza.Tak vznikla například některá ložiskamagnezitunebosideritu(ocelku).
Exogenní (vzniklé venku) minerály vznikají při procesech probíhajících díky vnějšísluneční energii,která dopadá ve formě záření na zemský povrch. Zdrojem materiálu jsou rozličnéhorninyarudy,které se obnažují a rozrušují na povrchu Země. Procesy vzniku minerálů se odehrávají v nejsvrchnější části zemské kůry, a to za nízkých teplot a tlaků blízkých atmosférickým, v podmínkách vzájemného působení fyzikálních a chemických činitelů atmosféry, hydrosféry a biosféry.
Na všechny minerály a horniny na zemském povrchu působí mnohé rušivé vlivy, které se souborně označují jakozvětrávání.Zvětrávání je složitý komplexní jev a při jeho posuzování je třeba přihlížet k hlavním zvětrávacím procesům, resp. činitelům. Působí pomalu, ale neustále a nezadržitelně. Změnami teploty, účinky mrazu, krystalizací sekundárních solí, přenosem horninového materiálu větrem či vodou se horniny rozrušují mechanicky, oxidem uhličitým a vodou zase chemicky. Značný rušivý vliv mají i biologické procesy.
Zvětrávání způsobuje podstatnou proměnu minerálů. Napříkladživcese mění nakaolinči jinéjílové minerály,olivínse mění naserpentina zlatožlutýpyritpřechází na hnědýlimonit.Zvětráváním pyritu se může uvolňovatkyselina sírová,která pak působí na okolí. Jejím účinkem může vznikat například z vápence sádrovec nebo jinésírany.Podobnými procesy vzniká i vzácnýopál.Zvětráváním se mohou vytvořit z jednoho minerálu, napříkladchalkopyritu,sekundární minerály, jako jsoumalachit,azuritnebolimonit.Známé krápníkové jeskyně vznikaly také důsledkem zvětrávacích pochodů.
Granát – jeden z nejběžnějších metamorfních minerálů
Stejně jako endogenní, tak i exogenní minerální masy prodělávají po svém vzniku za změněných vnějších podmínek různé změny, čímž vznikají nové minerály. Tyto změny se nazývajímetamorfóza.Zvlášť velké změny nastávají při tzv. regionální metamorfóze.
Žhavé tekuté magma vystupující z hlubin Země působí i na jednotlivé vrstvy zemské kůry, do nichž proniká. Mění, metamorfuje okolní starší horniny, zejména usazené, buď vysokou teplotou a tlakem, nebo chemickými reakcemi. Usazené horniny přitom nabývají jiného vzhledu a jiných fyzikálních i chemických vlastností. Při těchto procesech se tvoří nové, přeměněné (metamorfované) horniny a minerály. Tak vznikají například některéslídy,granáty,kyanit,staurolita jiné.
Mnohé minerály se usazují přímo v moři buď odpařením vody, nebo změnou její chemického složení. Takto vznikla ložiska kamenné soli nebosylvínu.Podobně se tvořísádrovec,vápeneca některéželezné rudy(chamozitnebo tzv. bahenní rudy –limonit).
Živá příroda nepůsobí na minerály (a horniny) jen rušivě. Může vytvářet i nové nerosty z minerálních látek, které jsou rozpuštěné ve vodě. Napříkladatolya celé vápencové masivy jsou vlastně produktemživočichů.Nové minerály se mohou tvořit i z rozložených zbytků mrtvých organizmů. Jako příklad lze uvést v současnosti vznikající ložiska fosfátů. Biogenním způsobem může vznikat isíra,ledek,pyritamarkazit.
Jen zřídka se nerost vyskytuje v přírodě samostatně. Téměř vždy ho obklopují další, tzv. doprovodné minerály. Takové nerostné společenství se označuje pojmemparageneze.Společný vznik a výskyt nerostů podléhá určitým zákonům. Poznání těchto zákonitostí umožňuje poznat pochody vzniku nerostů. Nalezením jednoho minerálu lze předpokládat existenci dalších, doprovodných minerálů.[pozn. 2]
Krystalické látky o přesně známém chemickém složení (které většinou odpovídá nějakému minerálu) se v dnešní době běžně vyrábí synteticky, a to za různými účely. Příkladem je kalibrace analytických přístrojů, při které je cenná vlastnost syntetického materiálu, že je přesně známého složení a struktury, a tedy se dají jeho fyzikální vlastnosti předpovědět pomocí matematického modelování. Jinou aplikací umělé krystalické látky je použitídiamantuna brusných nebo řezných nástrojích. Přestože syntetické látky nemohou být podle výše uvedené definice minerálem (ten je přírodní), běžně se používají spojení jako syntetický křemen nebo syntetický diamant.
V biologii a lékařství mají minerály mnohem širší, ale neexaktně vymezený význam.
Hovoří-li se o složeníorganismů,orgánů čibuněknebo ovýživě,pojmem minerál se často zkracuje jakákoli anorganická („minerální “) látka, případně pouzechemický prvek,bez ohledu na to, v jaké fyzikální (molekuly, krystaly, ionty) či chemické formě (čistý prvek, ionty, anorganické sloučeniny, zejména soli apod.) se vyskytuje. V těchto významech se nepoužívá český ekvivalent nerost.
Obdobně se pojem minerál používá v souvisejících oborech, jako jsou farmacie a potravinářství (minerální doplňky stravyapod.).
Lidstvo využívá minerály k ozdobným a rituálním účelům od nepaměti. Vpravěkubyly minerály využívány k výrobě nástrojů, sošek, jednoduchýchšperkůa amuletů, které byly vyjádřením moci a ochrany před zlými silami. Od těchto dob se jejich využití příliš nezměnilo. I v současnosti nacházejí minerální kameny uplatnění jak vmódě(náramky z minerálů, náhrdelníky, náušnice, prsteny aj.), tak ve spirituální rovině, přičemž tyto oblasti propojují. Pro tyto šperkařské účely se používají neopracované krystaly (např. v napletených náhrdelnících) i minerály opracované do tvarů korálků, oválů, hranolů navlékaných na šňůrkové náramky aj.
Vesotericejsou minerálům přisuzovány také léčivé účinky. Například pestrobarevnýachátje považován za nejstarší léčebný kámen vůbec.Ametyst(fialová odrůda křemene) byl využíván už ve starověku jako talisman proti následkům nadměrného pití. Pro představitele církve byl symbolem duševní síly a mravní čistoty. V mnoha vírách a v léčitelství se minerálům přikládají nejen léčebné schopnosti (snižování hladiny stresu, zmírňování bolestí hlavy, zlepšení spánku aj.), ale také přivolání dobrých sil a lásky.
↑Minerály nalezené na jiných planetách, měsících či jiných objektech Sluneční soustavy, jakož i v dopadlých meteoritech, však byly zpravidla nalezeny i na Zemi. Například naMěsícibyly objeveny tři minerály, tehdy neznámé ze Země:armalcolit,pyroxferroitatranquillityit.Později byly všechny nalezeny i v pozemských horninách, poslední v r. 2011.[3]
↑Pojem parageneze může znamenat také vztahy minerálů vyjadřované v podobě časové posloupnosti jejich krystalizace, zatlačování (např. jako diagram, jehož jednou osou je čas).Jan Petránek, Geologická encyklopedie online,http:// geology.cz/aplikace/encyklopedie/term.pl?parageneze#
↑VÁVRA, Václav a LOSOS, Zdeněk.Učebnice mineralogie pro bakalářské studium. Základní pojmy v mineralogii.Brno:
Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav geologických věd, 2013. Multimediální studijní texty z mineralogie pro bakalářské studium. Projekt FRVŠ č. 814/2006.Dostupné online
↑abcNICKEL, Ernest H. The definition of a mineral.The Canadian Mineralogist.1995, svazek 33, s. 689–690.Dostupné online[pdf, cit. 2010-08-05]. (anglicky)
↑KULHÁNEK, Petr. První kvazikrystaly nevznikaly na Zemi.Aldebaran Bulletin[online]. Aldebaran Group for Astrophysics, 7. září 2012. Roč. 10, čís. 34.Dostupné online.ISSN1214-1674.
↑MIHULKA, Stanislav. Teprve druhý přírodní kvazikrystal objeven ve 4,5 miliardy let starém meteoritu.100+1 zahraniční zajímavost,23. březen 2015.Dostupné onlineArchivováno5. 7. 2020 naWayback Machine.
(1972):Tom III, vyp. 1: Silikaty s odinočnymi i sdvojennymi kremnekislerodnymi tetraedrami.
(1981):Tom III, vyp. 2: Silikaty s linejnymi trochčlennymi gruppami, koľcami i cepočkami kremnekislerodnych tetraedrov.Nauka, Moskva.
(1981):Tom III, vyp. 3: Silikaty s lentami kremnekislerodnych tetraedrov.
Smoľjaninova a kol. (1992):Tom IV, vyp. 1: Silikaty se strukturoj, perechodnoj ot cepočečnoj k sloistoj: sliostyje silikaty (kaolinovyje mineraly, serpentinity, pirofillit, taľk, sljudy.Akademkniga, Moskva.ISBN5-02-003245-X
Smoľjaninova a kol. (1992):Tom IV, vyp. 2: Sloistyje silikaty (smektity, chlority, smešanoslojnyje): sloistyje silikaty so složnymi tetraedričeskimi silikaty.ISBN5-02-002899-1
Bokij a kol. (1996):Tom IV, vyp. 3: Silikaty, dopolnenija k tomam 3 i 4.Nauka, Moskva.ISBN5-02-003649-8
P. Pauliš:Minerály České republiky.Kuttna, Kutná Hora 2003,ISBN80-86406-31-8