2. 6 Antropogenní minerály a horninové materiály, biolity a technolity

Jako antropogenní se označují ty minerály a horninové materiály, na jejichž vzniku či vývoji se jakýmkoliv způsobem podílel člověk, i když jejich vznik probíhal alespoň zčásti jako přírodní proces. Podle této definice k nim patří:

Biolity: antropogenní hmoty vznikající bez úmyslného zásahu člověka, např. patologické konkrementy či produkty rozkladu kosterních zbytků. Jako biolity je ovšem nutno označovat i hmoty, vznikající působením rostlin (jantar, rašelina, uhlí, ropa) nebo živočichů (organogenní vápence, diatomity, guána).

Technolity, které vznikají působením nebo vědomým spolupůsobením člověka. K nim patří minerály a horniny vznikající:

• přemístěním přírodních hornin (haldy, výsypky, náspy, hráze, podklady vozovek, letištních ploch, umělé pláže, mohyly),
• přírodními procesy; v důsledku lidské činnosti (sedimenty umělých vodních nádrží, odkališť, spad ve městech, usazeniny z využívaných termálních vod, minerály vznikající v důs1edku těžby na stěnách důlních děl, na haldách a hořících haldách a v odkalištích, krápníky a výkvěty na omítkách),
• vznikající lidskou činností (uměle upravené půdy v zemědělství, skládky, strusky, popely a popílky, hrudy vznikající zvětráváním stavebních materiálů a v důsledku průmyslových aktivit, při spalování uhlí, minerály na stěnách metalurgických a sklářských pecí a tavných van, vinný kámen),
• přírodní minerály a horniny účelově upravené,
• změnou objemu (bobtnání či vysoušení),
• změnou barvy (uměle zbarvené ke stavebním či dekoračním účelům nebo k zemědělskému využití),
• změnou struktury (změna orbou, změna pórovitosti, výběr určité zrnitostní frakce, abraziva, slévárenské písky, zpevnění injektáží či kolmatáží, tavením při podzemních jaderných výbuších),
• změnou složení (přimíšením jílů do písků a naopak hnojením, čerpáním živin pěstovanými rostlinami, žáruvzdorné hmoty),
• materiály uměle vytvořené napodobením přírodních procesů: krystalizace kovů z tavenin, monokrystaly, umělé drahé a průmyslové kameny, skla a vodní skla, stavební pojiva, základkové směsi a vypalované hmoty (hrnčířské a keramické) a vypalované stavebniny,
• teoretické horniny k modelování geologických procesů (např. amfibolit a pyrolit).

Uměle vypěstované krystaly jsou využívány v mnoha oborech (sk1ářství, metalurgie, elektrotechnika, jemná mechanika, optika a zdravotnictví). Velký význam má krystalizace kovů (růst krystalů z kovové taveniny, růst v kovovém drátu plastickou deformací nebo druhotnou rekrystalizací, růst z plynné fáze vznikající při rozkladu kovových halogenidů nebo karbonylů a růst pomocí elektrolýzy). Problémem je získání vyšší koncentrace roztoku, než je hodnota nasycení. Dosahuje se toho různými metodami, založenými bud‘ na odstraňování rozpouštědla konstantní rychlostí při téže teplotě, nebo snižováním teploty pod hodnotu nasycení roztoku u látek, jejichž rozpustnost s teplotou stoupá nebo zvyšováním teploty u látek s opačným koeficientem teploty. První látkou, jejíž krystaly byly cílevědomě pěstovány, byla Segnettova sůl – vinan sodno-draselný.

Od čtyřicátých let 20. století se pěstují:

K optickým monokrystalům patří chlorid sodný (halit), bromid draselný, fluorid vápenatý, dvojlomný kalcit je nahrazen dusičnanem sodným. Vyrábí se o velikosti až několika desítek centimetrů. Pro detekci gama-záření je využíván wolframan vápenatý (scheelit), vyrábí se také fluoroflogopitová slída, baryový flogopit, korund (přidáním CrO se získává syntetický rubín a TiO₂ s Fe₂O₃ syntetický safír), spinel (Al₂O₃ + MgO), přidáním CrO vzniká zelený spinel, CoO syntetický akvamarín.

Na haldách vznikají novotvořené minerály zvětráváním, reakcemi s mořskou vodou nebo zahořením. Například minerály hořících hald na Kladensku jsou ryzí síra, selen a salmiak. Při zvětrávání pyritu na haldách po těžbě kamenečných břidlic vznikají sulfáty, oxidy železa a síra. Minerály obsahující natrium vznikly v řeckém Laurionu, kde odpad po těžbě byl sypán do moře. Při využívání termálních vod vznikají inkrusty tvořené karbonáty (aragonit, kalcit, travertin).

V popílcích z elektráren (Dvůr Králové, Přerov n. L.) byly zjištěny sklo, křemen, mullit, magnetit, hematit, metakaolinit, rutil, plagioklas, sillimanit, hercynit a vzácně i další minerály Pb, Zn, Ni, W, As (Sulovský 1995). Podobné složení mají i popílky ze spaloven, v nichž se v důsledku praní kouřových spalin ve vápenném mléce objevují také chlorid vápenatý, siřičitan a síran vápenatý.

Horniny, jejichž vlastnosti byly uměle změněny: např. při kolmatáži se ucpávají spáry v hornině jílovými částicemi a organickými koloidy a při injektáži vháněním cementu, jílových částic či některých chemikálií se horniny zpevňují. Vznikají tak z písků pevné horniny. Z bazaltů se vyrábí tavením horninové sklo, čedičová vata a tavený čedič. Čedičová vata má mimořádně výhodné vlastnosti tepelně izolační, odlitky z taveného čediče jsou zase velmi odolné proti otěru i korozi.

Umělé horniny (kameny) se vyrábějí kompresí za vibrací ve vzduchoprázdnu (Bohemia stone, Jablonec) z přírodních materiálů (mramor, granit nebo křemité písky) a pojiva (portlandský cement nebo polyesterová pryskyřice).

Vypalované stavebniny (beton, cihly, pokrývačské tašky) výrobky z kameniny a keramické výrobky můžeme také považovat za produkty umělých přeměn, stejně jako kovokeramické hmoty (cermenty), expandity, expandovaný grafit, dinas a mnohé jiné. Vypalováním vznikají silikáty, hlinitany a železitany, které se označují alit (3 CaO. SiO₂), belit (2 CaO. SiO₂), felit, celit (= brownmillerit) a periklas, známé např. z cementárenských slínků.

Základkové směsi slouží k zaplňování vytěžených důlních prostorů. Dříve se vyráběly ze směsí cementu jako pojiva a podřadného kameniva jako plniva. Dnes se využívají hlavně odpadové materiály (Rovnaníková 1994). Jako plnivo slouží úlety z cementářských pecí a mlýnů, použité slévárenské a tryskací písky, jako pojivo jemně mleté popílky, škváry a vysokopecní strusky. Jako inertní materiál se používají různé odpady, nevhodný je sádrovec a uhelné kaly. Směs musí splňovat požadavek na pevnost v tlaku minimálně 1,5 MPa. Pokročilá metodika přípravy těchto směsí (Daněk 2007, Thomas 2008) způsobuje, že použití základkových směsí se stává nejracionálnějším způsobem ukládání odpadů do podzemních prostor (Slivka et al. 2007).