Jak Vzniká Vápenec v Přírodě

Kolikrát jste si asi povzdychli nad nevzhlednými usazeninami vodního kamene ve vaší rychlovarné konvici? Vodní kámen je tvořen směsí různých sloučenin rozpustných ve vodě, mezi nimiž převládá uhličitan vápenatý (CaCO3). Při ohřívání vody v konvici dochází k uvolňování oxidu uhličitého.

S podobným procesem, který se odehrává ve vaší kuchyni, se v přírodě setkáváme v mnohem větším měřítku. Takto vznikají usazeniny vápenců, tedy hornin složených z minerálních forem uhličitanu vápenatého, kalcitu nebo aragonitu. Ty se od sebe liší svou krystalovou strukturou.

Vápenec je jemnozrnná až celistvá usazená (sedimentární) hornina. Složen je převážně z nerostu kalcitu (někdy též z aragonitu). Kalcit a aragonit jsou téhož chemického složení (CaCO3, uhličitan vápenatý), krystalují ale každý v jiné soustavě, kalcit je v přírodě mnohem častější. Určitou část vápence tvoří příměsi.

Mohou jimi být dolomit, siderit, křemen a další nerosty, z hornin pak může tvořit vápenec směsi např. s jíly. Podle toho pak se odvíjí barva vápence. Zatímco vápenec bez příměsí je bílý (kalcit bez příměsí je dokonce průhledný), pak některé minerály zbarvují vápenec do žluta až červena (podle oxidů železa), do černa (s oxidy manganu nebo stopami půd) atd.

Naopak některé horniny mají často vysoký obsah minerálů, které tvoří i vápenec. Jsou to opuky, slíny, slínovce a vápnité pískovce - jak známo, jedná se opět o usazeniny. Například směsi jílu a vápence se nazývají podle obsahu jednotlivých složek vápence - jílovité vápence - vápnité jílovce a jílovce.

Čtěte také: Jak získat sůl z přírody?

Horniny s vápníkem (karbonátové horniny) jsou ale i součástí přeměněných hornin i vyvřelin jako součást celkového geologického oběhu prvků v Zemi.

Procesy Vzniku Vápence

Nyní k otázce, jak vápence v přírodě vznikají.

Biochemický Vznik

První způsob je vznik biochemickou cestou. Děje se tak u organismů na korálových útesech. Všech 6000 druhů korálů žije přisedle v rozsáhlých koloniích. Mohou to být živočichové - koráli žijící uvnitř korálové trubičky.

A pak ke korálům řadíme i rostliny - stromatolity, které žijí na svých vlastních výměšcích a tvoří kulovité struktury. Ale co mají společného s vápencem? Koráli pohlcují z vody oxid uhličitý a vylučují uhličitan vápenatý na tvorbu svých vnějších schránek.

Z nich se pak během geologicky měřitelné doby tvoří vápencový korálový útes, který se při horotvorných procesech může dostat nad mořskou hladinu a na pevnině tvoří ložisko vápence (např. Zlatý kůň je bývalým útesem).

Čtěte také: Rekonstrukce koupelen Liberec

Biomechanický Vznik

Druhý proces je biomechanický. Na začátku je vápník ve schránkách nebo v kostech drobných i velkých živočichů (počínaje mikroskopickými organismy) nebo i součást těl rostlin. Všimněme si - koráli CaCO3 vyrábějí, organismy z tohoto odstavce už jej v těle mají.

Po jejich odumření se uhličitan vápenatý, základ vápence, hromadí jako drobnozrnná hmota nebo jako hmota obsahující zkameněliny, někdy i velkých rozměrů. Pro vápence vzniklé biomechanicky se často užívá název vápence organogenní nebo též organodetritické.

Koráli jsou v současné době jediné organismy, které jsou schopné likvidovat ze vzduchu nadbytek skleníkového plynu CO2 a úspěšně ho využít ke svému růstu. Je proto velmi nerozumné znečišťovat moře, protože ve špinavé vodě koráli nerostou a hynou.

Chemogenní Vznik

Zatím můžete mít dojem, že obvykle se vápenec utváří v moři. Není to zcela pravda, protože vápenec může vznikat srážením z pevninských vod. Budeme hovořit o třetím procesu - vznik vápenců chemogenní cestou.

Pokud pramen obsahuje dostatečné množství vápence, kterým se nasytil v podzemí, pak na povrchu na kaskádách se vápenec sráží. Z Turecka známe tento způsob vzniku vápence z místa zvaného Pamukkale, u Berouna pak v Císařské rokli nebo v Údolí děsu.

Čtěte také: Naleziště obsidiánu

Vápenec vzniklý srážením pevninských vod se označuje jako travertin, vápenec vzniklý srážením vod teplejších než 30°C se nazývá vřídlovec (je znám např. z Karlových Varů). Pokud se vápenec z pramene vysrážel na drobných zrncích jiného materiálu, označuje se jako hrachovec.

Klastický Vznik

Podle čtvrtého způsobu vzniku rozeznáváme vápence klastické. Vznikají ze starších úlomků vápenců různě velkých, od drobné drti po větší kusy, děje se tak v moři i ve sladkých vodách.

Geologové mnohdy mají potíže určit původ vápenců a praxe to často ani nevyžaduje, často vápence vznikly dvěma nebo i třemi způsoby najednou, takže se od výše uvedené petrologické klasifikace upouští a vápence se dělí jinak.

Karbonátové Horniny

Na zemském povrchu známe víc hornin "vápencového" složení. Říkáme jim karbonátové horniny. Zařadíme sem i dolomit, který má v hornině kromě CaCO3 některé molekuly vzorce MgCO3, tedy má určité procento hořčíku.

Pokud slovem dolomit označíme nerost, pak se pro něj užije vzorec CaMg (CO3)2 - podvojný uhličitan vápenato-hořečnatý. Pokud dolomitem myslíme horninu, pak se tímto slovem označuje hornina s více než 50 % obsahem karbonátů (hornin s vápníkem), kde je nerost dolomit převládající složkou.

Pokud někde v přírodě najdeme velmi čistý, ale nedostatečně zpevněný, drobivý a pórovitý vápenec, pak jej obvykle označíme slovem křída. Nepleťte prosím se školní křídou, která bývá vyrobena z kaolinu nebo s geologickým obdobím z druhohor (podle označování od r. 2013 mezozoikum), které se také jmenuje křída.

Pokud se horniny vápencového složení dostanou horotvornými pochody do velkých hloubek, pak se vápenec vlivem vysokých tlaků a teplot mění na metamorfovanou (přeměněnou) horninu - krystalický vápenec nebo mramor. V technice se slovem mramor označují kusy karbonátových hornin, které jsou dobře opracovatelné a leštitelné.

Vlastnosti Karbonátových Hornin

Pokud je vápenec nebo dolomit v krajině převládající hornina geologického podloží, má podstatný význam pro její tvářnost. Zde vystupuje do popředí jedna z důležitých vlastností karbonátových hornin, kterou jsme zatím nezmínili - částečná propustnost a rozpustnost. Ač podobná slova, mají v krajině různý dopad.

Karbonátové horniny jsou částečně propustné. Dešťová voda jimi bez většího odporu protéká do nižších hloubek, nestéká po povrchu a nezpůsobuje výraznou plošnou erozi. Nápadné je to zvláště u říčních údolí, která v oblastech bez vápenců mají obvykle v příčném řezu tvar písmene V se šikmými bočními svahy.

V oblastech s vápenci mají údolí boční svahy svislé až převislé, protože je vodní eroze neučinila šikmými. Až někdy půjdete vápencovým kaňonem, třeba v Českém krasu mezi Berounem a Srbskem, tohoto nápadného jevu si nemůžete nevšimnout.

Karbonátové horniny jsou částečně rozpustné. Dešťová voda se na zásaditém povrchu karbonátových hornin chová jako slabá kyselina uhličitá. → Ca (HCO3)2, vzniká tedy hydrogenuhličitan vápenatý, který se rozpustí v nadbytečné vodě.

Na vhodném místě proběhne zpětná reakce a hydrogenuhličitan vápenatý se mění na uhličitan vápenatý, který se z vody vysráží. Pokud k tomuto vysrážení dojde na povrchu, mohou vznikat např. travertinové kaskády (viz výše). Pokud je tomu tak v podzemí, vysrážením vznikají např. krápníky.

Krasové Jevy

Obě základní vlastnosti vápenců a dalších karbonátových hornin - částečná propustnost a rozpustnost - mají vliv na zcela odlišnou tvář krajiny od nekarbonátového okolí, dokonce tak velkou, že si vysloužila u geologů, u geografů i u laické veřejnosti speciální pojmenování - kras.

Pojďme se podrobněji podívat na krasové jevy. Nejdříve probereme primární krasové jevy, které vznikají převážně mechanickým působením srážkové vody na povrch horniny. Chemické působení slabé kyseliny uhličité ale tady také hraje roli.

• Škrapy: jsou ostrohranné vhloubené útvary na povrchu krasové horniny.
• Závrt: je prohlubeň, sníženina (deprese) kónického tvaru, nejčastěji připomínající nálevku nebo mísu.
• Uvala: je krasová prohlubeň, deprese vzniklá postupným spojením několika závrtů.
• Polje: je plošně rozsáhlá krasová sníženina, obvykle s rovným dnem a příkrými svahy, často i svislými stěnami.
• Krasová kapsa: je chemicky a mechanicky rozrušená část vápenců, která byla druhotně zanesena sedimenty.
• Ponor: je místo, kde vodní tok, původně povrchový, vtéká do podzemí.
• Slepé údolí: je vyhloubeno vodním tokem, který se na hranici krasového území "ztrácí" v ponoru a pokračuje podzemní cestou.
• Poloslepé údolí: je také vyhloubeno vodním tokem, který se na hranici krasového území "ztrácí" v ponoru a pokračuje podzemní cestou.
• Jeskyně: je podzemní dutina, která vznikla přirozenou cestou, nejčastěji mechanickou a chemickou vodní erozí vápenců.
• Krasové jezero: tvoří přirozeně zadržená voda na toku v karbonátových horninách v podzemí nebo na povrchu.
• Propasti: jsou vhloubené tvary krasového povrchu, které mohou vzniknout nejrůznějšími způsoby, obvykle propadnutím stropu jeskyně.
• Vývěr: nebo vyvěračka je místo, kde se voda tekoucí podzemními krasovými prostorami dostává na povrch.

Pojďme probrat sekundární krasové jevy, které vznikají vysrážením vápence z vody a jeho návratem do pevného skupenství.

• Sintr: je vápencový povlak stěn jeskyní.
• Pizolit, koralit, růžice: jsou různé druhy a tvary vysráženého vápence na stěnách a stropech jeskyní.
• Krápník: je podlouhlý výrůstek vyskytující se na stropech a dnech podzemních prostor.
• Cicvár: je kulovité vápnité těleso ve spraši.

K sekundárním krasovým jevům také patří vznik travertinu, jak jsme popsali výše. Ve vysokohorských oblastech má kras navíc poněkud jiné vlastnosti. Chemické a mechanické procesy krasovění zde probíhají odlišně než v níže položených oblastech.

V tropických vlhkých oblastech probíhá proces krasovění vápenců zcela jinak než v mírných šířkách. Při panujících vysokých teplotách a dostatku srážek vápenec zvětrává mnohem rychleji a krajina po nerovnoměrném intenzívním zvětrávání má ráz izolovaných skalních věží, kuželů nebo homolí, které se nazývají mogoty.

Typy Krasových Krajin

Krasové krajiny se dělí podle toho, které se v nich vyskytují krasové jevy.

• Holokarst (úplný kras): je krajina, v níž jsou plně vyvinuty všechny krasové jevy. Obvykle se za něj považují jen krasové krajiny ve Slovinsku a v Chorvatsku.
• Mezokarst (neúplný kras): je krajina, v níž alespoň jeden krasový jev není vyvinut. Krasové krajiny kromě slovinských a chorvatských považujeme za neúplný kras.

Dodejme, že krasové útvary se mohou vyskytovat i v nekarbonátových horninách. Literatura uvádí výskyt krasu v halitu (soli), v sádrovci, ve spraši, v pískovci atd. To jsou usazeniny. Způsob vzniku je opět erozí tekoucí vody, chemické působení přistupuje tehdy, pokud je v hornině alespoň částečně přimísen karbonát.

Využití Vápence

Vápence a další karbonátové horniny nalézají velmi široké uplatnění a využití. Jejich spotřeba je celosvětově obrovská, ale současně obrovské jsou i jejich zásoby.

Vápence jakožto surovina se těží v lomech. Při těžbě majitel lomu úzce spolupracuje s geology, protože pro různé činnosti se hodí různě čisté vápence, pro jiné naopak vápence s příměsí. Současně těžaři musí respektovat zájmy ochrany přírody, protože surovina se vždy nalézá v místech výskytu vzácných rostlin a živočichů a téměř vždy je těžbou ohrožen nějaký geologický útvar, např. jeskyně.

Od dávné historie lidé využívali vápenec jako stavební kámen. Na vápencích "vyrostly" téměř všechny starověké civilizace, zejména ve Středomoří, minojskou kulturou na Krétě počínaje. Ke stavebnictví samozřejmě patří i využití vápence jako kameniva. Protože je vápenec relativně snadno dostupný, nešetří se s ním a drtí se na různé frakce (tj. kusové velikosti).

Mletý vápenec se používá jako prostředek pro neutralizaci kyselých půd nebo kyselých vod. Velmi raná historie eviduje využití vápenců k výrobě vápna. Nejdříve lidé za vysokých teplot v peci vyrobili pálené vápno.

Uhličitan Vápenatý (CaCO3)

Uhličitan vápenatý, známý také pod systematickým názvem karbonát vápenatý, je běžná anorganická sloučenina s chemickým vzorcem CaCO₃. Najdeme jej v přírodě v mnoha minerálních formách, jako je vápenec, mramor, křída nebo aragonit.

Tato látka je hojně využívána v různých průmyslových odvětvích, v zemědělství, ale i v domácnostech. Uhličitan vápenatý je bílá, bez zápachu a prakticky nerozpustná pevná látka, obvykle ve formě jemného prášku nebo zrnité pevné látky.

Použití Uhličitanu Vápenatého

• Potravinářství a farmacie - funguje jako výplňové činidlo v tabletách, antacidum proti překyselení žaludku a jako zdroj vápníku.
• Stavební průmysl - využívá se při výrobě cementu, vápna, ale i sádrokartonových desek.
• Ekologické čističe a kosmetika - v přípravcích pro domácnost slouží jako jemné abrazivum.
• Zemědělství - mletý vápenec je běžně aplikován na pole jako hnojivo k neutralizaci kyselých půd.

Průmyslově se uhličitan vápenatý získává buď těžbou přírodních ložisek (nejčastěji kalcitu nebo mramoru), nebo precipitací ze směsi vápenatých sloučenin s oxidem uhličitým.

S uhličitanem vápenatým se setkáváme každý den, i když si to často neuvědomujeme. Bílá křída, kterou se psalo na tabuli, jsou z velké části právě lisované částice CaCO₃. Tato látka hraje také zásadní roli v přírodních geologických procesech: je hlavní složkou korálových útesů, schránek mořských živočichů i krasových jeskyní.

Minerály

Tak jako v každém přírodovědném oboru vyvstala i v mineralogii nutnost uspořádat jednotlivé druhy nerostů do přehledného systému, i když tři tisíce známých minerálů není ve srovnání např. s desítkami tisíc druhů v biologii nijak velké množství.

Ukázalo se, že bude účelné třídit nerosty podle jejich chemického složení a vnitřní stavby. Tento přehledný třídicí princip najdeme téměř v každé sbírce minerálů. Základní systematické jednotky jsou třídy (9), skupiny, minerální druhy a jejich odrůdy.

Třídy Minerálů

• Prvky: V přírodě existuje přes 20 minerálů tvořených samostatnými prvky.
• Sulfidy: Jsou soli kyseliny sirovodíkové (H2S).
• Halogenidy: Jsou sloučeniny fluoru (F), chloru (Cl), bromu (Br) a jodu (J).
• Oxidy: Jsou sloučeniny kyslíku.
• Uhličitany: Jsou soli kyseliny uhličité.
• Sírany: Jsou soli kyseliny sírové.
• Fosforečnany: Jsou soli kyseliny fosforečné.
• Křemičitany: neboli silikáty jsou sloučeniny oxidu křemičitého (SiO2).
• Organolity: Liší se ode všech předcházejících tříd původem, protože vznikly rozkladem organismů.

Horniny

Horniny jsou přírodniny složené z jednoho či více druhů minerálů. Horniny tvoří geologická tělesa, sestává z nich litosféra.

Typy Hornin

• Sedimentární (usazené): Vznikají usazováním úlomků hornin.
• Magmatické (vyvřelé): Vznikají tuhnutím magmatu.
• Metamorfované (přeměněné): Vznikají přeměnou magmatických, sedimentárních i metamorfovaných hornin za působení teploty a tlaku.

Vápenec je usazená hornina, zatímco mramor vzniká jeho přeměnou působením vysokého tlaku a teploty (metamorfózou). Věděli jste, že pálením vápence vzniká oxid vápenatý (pálené vápno), který se po smíchání s vodou mění na hašené vápno?

tags: #jak #vzniká #vápenec #v #přírodě

Oblíbené příspěvky:

• Udržitelnost v kovovýrobě
• Proces rozkladu uhličitanu
• Jan Werich o životě
• Jak vybrat dvoukomorový odpadkový koš?
• Plot a požadavky na stanoviště transformátoru