Projekt okładki i stron tytułowych Lidia Michalak

Ilustracja na okładce (od góry, zgodnie z ruchem wskazówek zegara) Dreamstime: Evgenii Naumov/Marina Demidova/Evgenii Naumov/Marina Demidova/Evgenii Naumov/Ahasoft/Evgenii Naumov/Bonniecocos/Evgenii Naumov/Marina Demidova/B.

Wydawca Katarzyna Włodarczyk-Gil

Redakcja i korekta Janusz Puskarz

Koordynator ds. redakcji Renata Ziółkowska

Koordynator produkcji Adam Krajewski

Pomysłodawca serii Zasław Adamaszek

Źródła zdjęć (jeśli nie oznaczono inaczej) Zasław Adamaszek

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo

Więcej na www.legalnakultura.pl

Polska Izba Książki

Copyright © by Wydawnictwo Naukowe PWN SA

Warszawa 2023

ISBN: 978-83-01-23295-5

DOI: https://doi.org/10.53271/2023.134

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2023r. (Wydanie I)

Warszawa 2023

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl; reklama@pwn.pl

www.pwn.pl

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwo Naukowe PWN S.A.:
Michał Latusek

Fragment

WSTĘP

SKĄD POCHODZI MATERIA PLANETY?

ZIEMIA - TERRA INCOGNITA

LAWA Z TEIDE

TROCHĘ TECHNIKI NIE ZASZKODZI

PODSTAWOWE NARZĘDZIA

NARZĘDZIA POD KONTROLĄ

PAS NARZĘDZIOWY

OPTYCZNE DROBIAZGI GEOLOGA

ZDJĘCIA SPOD MIKROSKOPU

MAPA KONTRA TECHNIKA

SYSTEMY ŁĄCZNOŚCI

CZUJNIK GAZÓW

MINIATUROWY OŚWIETLACZ UV

ULTRAFIOLET NA POWAŻNIE

DUŻA LATARKA UVA

STACJONARNY OŚWIETLACZ UVB

STACJONARNY OŚWIETLACZ UVC

TERENOWE ZMARSZCZKI

DOMOWA GALERIA MINERAŁÓW

DURA LEX SED LEX

PRZYGODA W LABORATORIUM

SELENIT, ANHYDRYT… PO PROSTU GIPS

SIARKA – ŻÓŁTE OBLICZE SILNEJ GOSPODARKI

PERŁA BORAKSOWA

PIERWSZA DIODA ŚWIECĄCA

ODBIORNIK RADIOWY GEOLOGA

KRZEMIANOWE OGRODY

KRYSTALIZACJA JAK W NATURZE

SZPAT NA ŁAWIE OPTYCZNEJ

OD CZEGOŚ TRZEBA ZACZĄĆ KOLEKCJĘ

AGAT

ANTRACYT

ANTYMONIT

ARAGONIT

AUTUNIT

BARYT

CYNKIT

CYNOBER

CZAROIT

DIAMENT

FLUORYT

GALENA

GEODA KWARCOWA

HALIT

HEMATYT

KALCYT

KAMIEŃ KOTŁOWY

KRZEMIEŃ

KWARC

LABRADORYT

LAZURYT

MAGNEZYT

MALACHIT

METEORYT ŻELAZNY

MIEDŹ RODZIMA

MIKA

MOŁDAWIT

OBSYDIAN

OPAL

PIRYT

PUMEKS WULKANICZNY

RODOCHROZYT

ROZELIT

RUBIN

RUTYL

SFALERYT

SIARKA RODZIMA

SKRZEMIENIAŁE DREWNO

TURMALIN

TYGRYSIE OKO

TYTANIT

ULEKSYT

URANINIT

URANOFAN

WANADYNIT

WĘGLIK KRZEMU

ZOISYT

BIOLOGII NIE UNIKNIESZ

Pozostałe rozdziały dostępne w pełnej wersji e-booka.

WSTĘP

Interesuje mnie wiele dziedzin. Ciebie też? Odczuwam przyjemność, gdy poznaję otaczający nas świat. A już szczególnie, gdy rozproszone fragmenty wiedzy łączą się w większy kawałek układanki i mówię w duchu do siebie: rozumiem! Odczuwam szczególny niepokój, gdy jakiegoś fragmentu w takim obrazie brakuje. Ty też? Ale jestem cierpliwy, w końcu trafię na dobry trop. Lubię czytać książki tak, jak w dzieciństwie przegląda się starą encyklopedię. Wielką, kolorową, niezrozumiałą, ale z niespodzianką na każdej następnej stronie. Lubisz je?

Geologia jest taką ogromną niespodzianką, wielkości planety Ziemia. Poznaliśmy zaledwie jej cieniutką, powierzchniową skórkę. Co wykopiemy, to przerabiamy. Magnetyt i hematyt na stalowe mosty. Boksyt na aluminiowe powłoki samolotów. Z krzemionki robimy krzem na procesory superszybkich komputerów. A z diamentów najtwardsze narzędzia i najpiękniejszą biżuterię. Można tę wyliczankę ciągnąć jeszcze długo, choć lepiej po prostu rozejrzeć się wokół. Prawie wszystko zrobiliśmy z przetworzonych minerałów.

Przeczytaj tę książkę, a uchylisz rąbka tajemnic otaczającej nas przyrody. Dopiero wtedy naprawdę zaskoczy Cię garść piasku na plaży, otoczak na brzegu rzeki, skalna ściana Tatr i bryłka węgla płonąca zimą w piecu. Wierz mi, proszę. U mnie też przed laty od podobnych książek się zaczęło.

Zapraszam do przygody!
Autor

SKĄD POCHODZI MATERIA PLANETY?

NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (ASU)

Pod naszymi stopami spoczywa około 6 · 10^24 kg materii planetarnej. Jej obecność odczuwamy przede wszystkim jako grawitację, siłę utrzymującą nas na powierzchni Ziemi. Różnorodność własności fizycznych i chemicznych pierwiastków, z których jest ona zbudowana wykorzystujemy na co dzień. Sami również zbudowani jesteśmy z takich związków. Ale skąd się ta materia wzięła? Najszybszą odpowiedzią jest zdjęcie widoczne obok. To mgławica o nazwie Krab, pozostałość po wybuchu supernowej.

Gdy spoglądamy na nocne niebo, widzimy bezlik gwiazd. Dzięki astrofizyce wiemy, że są to, podobnie jak nasze Słońce, gigantyczne skupiska wodoru w których zachodzą reakcje syntezy jądrowej. Towarzyszy tym reakcjom wydzielanie ogromnych ilości energii postrzeganej przez nas jako światło widzialne. Ale ta emisja zachodzi w dużo szerszym paśmie, od bardzo długich fal radiowych po najtwardsze promieniowanie rentgenowskie i gamma. W tej chwili dla nas jednak najważniejsza jest sama reakcja syntezy jądrowej i jej produkty materialne.

Wodór wypełnia cały obserwowalny Wszechświat. Znajdziemy go nawet w najgłębszej międzygalaktycznej próżni, choć w mikroskopijnych ilościach szacowanych na dziesiątki atomów w metrze sześciennym. Powstał, według powszechnie akceptowanej teorii, wkrótce po Wielkim Wybuchu, gdy temperatura wypełniającej młody Wszechświat materii i promieniowania spadła poniżej miliarda stopni Celsjusza. Wodór jest pierwiastkiem bardzo prostym. Jego jądro składa się z jednego protonu. Towarzyszy mu jeden elektron. To najlżejszy izotop wodoru, prot. Może utworzyć też jeden z dwóch cięższych izotopów: deuter zawierający w jądrze proton i neutron lub tryt, którego jądro składa się z dwóch neutronów i protonu. Gdy Wszechświat stygł, powstały też, w znacznie mniejszej jednak ilości, trzy inne cięższe pierwiastki: hel, lit i beryl.

Dominujący jest wodór. Stanowi około 75% całej masy materii Wszechświata. Gdy molekularny obłok wodoru zaczyna zapadać się lokalnie pod wpływem grawitacji, w pewnym momencie osiąga gęstość, a co za tym idzie także temperaturę na tyle wysoką, że rozpoczyna się proces fuzji jądrowej. Jądra wodoru łączą się. Powstają jądra helu złożone z dwóch protonów. Towarzyszy temu wydzielanie wielkich ilości energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Intensywny proces konwekcji oraz transportu promieniowania powstrzymuje na jakiś czas zapadanie się materii. Powstała kula wodorowo-helowa o średnicy milionów kilometrów, w której rozpoczęły się procesy syntezy jądrowej, to właśnie gwiazda. W zależności od masy wyjściowej wodoru może trwać w stanie stabilnym miliardy lat, syntezując w swym wnętrzu hel. Gdy jednak „paliwo wodorowe” jest już na wyczerpaniu, zaczyna się kolejny etap ewolucji gwiazdy. Zależnie od masy jej los jest różny. Albo przechodzi do ekspansji w czerwonego karła, albo ulega dalszemu kollapsowi (zapadaniu) grawitacyjnemu. Nie będziemy tutaj szczegółowo omawiać własności ewoluującej gwiazdy, pozostawiając temat do rozszerzenia w książce „Laboratorium w szufladzie: Astronomia i astrofizyka”.

Dla nas najważniejsze jest, że uruchamia to dalszą nukleosyntezę. Trochę upraszczając, mówimy o spalaniu jąder atomowych, ale to nie ten sam proces, co spalanie niskotemperaturowe w tradycyjnej chemii. W astrofizyce „spalanie” oznacza procesy syntezowania coraz cięższych jąder pierwiastków przez łączenie i wychwyt. Tak powstają wskutek spalania nuklearnego węgiel, azot, tlen, neon, magnez. Dochodzimy do krzemu będącego paliwem dla ostatniej reakcji syntezy zachodzącej wewnątrz gwiazdy. Wskutek spalania krzemu powstaje żelazo. Na tym koniec. Do syntezy cięższych pierwiastków potrzeba jeszcze więcej energii, której zwykłe procesy wewnątrzgwiazdowe nie są w stanie dostarczyć. Jednak dostatecznie masywne gwiazdy, o masie większej niż dziewięć mas naszego Słońca, stają się wybuchowymi reaktorami wytwarzającymi pierwiastki cięższe od żelaza. Jak to się dzieje?

Gdy masa żelaznego jądra takiej gwiazdy przekroczy 1,4 masy Słońca, zapada się pod wpływem własnej grawitacji. Powstaje materia neutronowa o ogromnej gęstości. Leżące ponad nią lżejsze pierwiastki (krzem, tlen, neon, węgiel, hel) opadają na jądro z ogromną szybkością i ulegają odbiciu na zewnątrz. To poprzedzony implozją wybuch supernowej. Energia tego procesu jest tak wielka, że dochodzi do stłaczania jąder i tworzenia pierwiastków cięższych od żelaza, takich jak kobalt, nikiel, miedź, cynk itd. A my możemy ten proces obserwować jako wybuch supernowej. Jego pozostałości to superciężka gwiazda neutronowa lub czarna dziura oraz mgławica odrzuconej wybuchem w przestrzeń materii (jak na zdjęciu tytułowym) bogata w różnorodne pierwiastki. To już praktycznie cała tablica Mendelejewa w rozproszeniu.

NASA/Wikimedia Commons

Ale dopiero jesteśmy w połowie drogi, choć wszystkie pierwiastki są już „pod ręką”. Odrzucona materia tworzy gigantyczny obłok molekularny o średnicy kilku lat świetlnych. Wzbogacony o wodór z przestrzeni międzygwiezdnej nie jest tworem stabilnym. Choć nadzwyczaj rozrzedzony, obłok molekularny podlega przecież nadal oddziaływaniom grawitacyjnym. Nawet znikome niejednorodności stopniowo powodują jego coraz szybsze zapadanie się i nadają materii ruch wirowy. Stopniowo w centrum wirującego obłoku gromadzą się lżejsze pierwiastki: wodór i hel. Zauważmy, że zapadająca się mgławica protoplanetarna zachowuje się trochę jak łyżwiarz wykonujący piruet z przyspieszającym obrotem. Im więcej materii zgromadzi się bliżej środka (zapadanie grawitacyjne), tym szybciej wiruje, co wynika z zasady zachowania momentu pędu. Energia stłoczonych grawitacją cząstek zaczyna przekształcać się w ciepło. Aż w końcu w centrum, w ściśniętym skupisku wodorowo-helowym, znów rozpala się nuklearny tygiel i rusza na nowo proces syntezy. Zapłonęła gwiazda, nasze Słońce. Otoczone jest dyskiem pyłowym. To w nim z czasem grawitacja z planetozymali uformuje protoplanety a później planety, w tym Ziemię. Pomińmy tu wszystkie etapy pośrednie jednym skokiem. Szacuje się, że ten okres zajął od trzech do dziesięciu milionów lat.

NASA/ESA

Było to około 4,6 miliarda lat temu. Przestrzeń wokółsłoneczna w końcu uległa oczyszczeniu a procesy formowania planet ustały. Układ Słoneczny pozornie zakończył swą wielkoskalową ewolucję. Pozornie, bo przecież nadal się zmienia, ale tempo i rozmiar zmian są w naszej skali czasowej niedostrzegalne.

Na stygnącej Ziemi narodziło się życie i rozpoczęła ewolucja. Wiek najstarszych minerałów odkrytych na Ziemi – cyrkonów – datuje się na około 4,4 miliarda lat. I to jest przybliżony wiek istnienia naszej planety.

Tak, w ogromnym skrócie, z dużym prawdopodobieństwem przebiegał proces powstawania Układu Słonecznego. A pierwiastki, z których złożone są Ziemia, minerały i my? Powstały we wnętrzu jednej lub kilku gwiazd pierwszego pokolenia. Nasze Słońce należy do drugiego pokolenia gwiazd tego rejonu galaktyki. Co z nich uformowały planetarne procesy geologiczne, wkrótce się dowiemy.

A teraz popatrzcie przez chwilę na swoje dłonie, kartki tej książki, najbliższe otoczenie. To wszystko materia zsyntezowana wewnątrz gwiazd lub w gigantycznych wybuchach supernowych. Co do atomu.

ZIEMIA - TERRA INCOGNITA

Może to i zaskakujące, ale jest właśnie tak, jak w tytule. Planetę, na której żyjemy, znamy słabo. Powierzchnię kontynentów owszem, opisaliśmy już bardzo dobrze. Atmosferę aż do granic kosmicznej próżni poznaliśmy też nieźle, chociaż jest tu jeszcze trochę do zbadania. W morzach czy oceanach ledwo udało się „zamoczyć palec” i choć człowiek żegluje po nich od wieków, to głębia poniżej 1000 m jest bardziej tajemnicza niż powierzchnia Marsa. Wiemy o morskich otchłaniach, a w szczególności o dnie oceanicznym, naprawdę niewiele. Podobnie jest z lądami. Do głębokości dwóch kilometrów nasza wiedza jest wystarczająca, by wydobywać ropę naftową i inne surowce mineralne. Aktualnie sześć kopalni na świecie sięgnęło swymi szybami wydobywczymi trzeciego kilometra pod powierzchnią, a jedna – TauTona w RPA – przekroczyła nieznacznie cztery kilometry. We wszystkich wydobywa się złoto. Tylko wysoka cena tego kruszcu uzasadnia tak głębokie lokalizacje sztolni wydobywczych.

antartis/Dreamstime

Najgłębszy na świecie odwiert badawczy znajduje się w Rosji. Na Półwyspie Kolskim, nieopodal miasta Zapolarnyj, osiągnięto głębokość 12262 metry. Odwiert wykonano techniką podobną do stosownej przy wydobyciu ropy naftowej. W 2011 roku prace wstrzymano, porzucono sprzęt. Teraz najgłębsza dziura w ziemi nie wygląda zbyt okazale.

https://pl.wikipedia.org/wiki/SG-3_(odwiert)

Wylot odwiertu został zaczopowany i niemal nie widać go spod gruzu. Tak, to zdjęcie powyżej pokazuje najgłębsze na świecie geologiczne stanowisko badawcze, nie składnicę złomu!

Oczywiście pewną wiedzę o charakterze bardziej ogólnym posiadamy. Analiza fal akustycznych wędrujących w gruncie, wzbudzanych sztucznie wybuchami lub powstających podczas trzęsień ziemi w rejonach sejsmicznie aktywnych, daje pojęcie o wielkoskalowej strukturze naszej planety. Jest to jednak wiedza bardzo zgrubna. A co wiemy na pewno lub jakie mamy dobrze ugruntowane hipotezy? Przypatrzmy się Ziemi w przekroju. Zrobimy to metodą porównawczą.

Potrzebny nam model sporządzimy z jabłka. Ponieważ promień równikowy Ziemi, czyli odległość pomiędzy jej środkiem a równikiem wynosi 6378 km, przyjmijmy następującą skalę: 1 mm modelu odpowiada 100 km w rzeczywistości. A więc długość promienia równikowego wynosi w podanej skali ok. 64 mm. Znajdziemy wobec tego duże jabłko, takie o średnicy 12 cm. Będzie dosyć dobrze odpowiadało przyjętemu skalowaniu.

Przekroimy je prostopadle do osi ogryzka tak, jak pokazano to na zdjęciu.

nadiyatess/DSreamstime

Teraz można porównać, jak bardzo jabłkowy model podobny jest do tego, co o wnętrzu Ziemi wiemy z badań naukowych.

OSweetNature/Dreamstime

LD Cross/Wikimedia Commons

1. Jądro wewnętrzne, prawdopodobnie posiadające cechy ciała stałego, zbudowane z mieszaniny żelaza i niklu z przymieszką uranu. Rozciąga się od środka planety do odległości około 5100 km pod powierzchnią. Ma gęstość szacowaną na 18 g/cm^3. Temperatura tam panująca wynosi 6000°C, a ciśnienie miliony atmosfer. To obszar sferyczny wokół gniazda nasiennego jabłka.

2. Jądro zewnętrzne, przypuszczalnie płynne. Rozciąga się pomiędzy 5100 a 3000 km od powierzchni, jego średnia gęstość jest dwukrotnie niższa niż jądra wewnętrznego i wynosi 9,5–12 g/cm^3. W składzie dominują żelazo i nikiel. W jabłku odpowiada to miąższowi wokół gniazda nasiennego na grubość palca.

3. Płaszcz dolny odznaczający się cechami materiału plastyczno-sprężystego. Sięga od granicy jądra zewnętrznego do 650 km od powierzchni. Dominują w nim tlenki żelaza, krzemu i magnezu. Materiał płaszcza przemieszczają w kierunku góra–dół cieplne prądy konwekcyjne. Gęstość tego ośrodka waha się w granicach 3,5–6,5 g/cm^3.

4. Płaszcz górny o gęstości zbliżonej do 3 g/cm^3 ma skład podobny do dolnego, ale jest bogatszy w związki glinu. Sięga do ok. 350 km od powierzchni Ziemi. W modelu jabłkowym to miąższ znajdujący się 0,5 cm pod skórką.

5. Astenosfera rozciąga się na przestrzeni 75–350 km pod ziemią. Tworzy ją częściowo stopiony, o dużej lepkości materiał skalny. Dzięki plastyczności astenosfery możliwy jest ruch płyt kontynentalnych. Ta strefa pełni równocześnie rolę bufora pomiędzy ruchami konwekcyjnymi płaszcza a dryfem płyt tektonicznych. W jabłku odpowiada mu miąższ 1–3 mm pod skórką.

6. Litosfera jest najbardziej zewnętrzną warstwą planety. Jej średnia gęstość wynosi około 2,7 g/cm^3. Mianem litosfery określa się łącznie skorupę ziemską i leżącą pod nią warstwę perydotytową spoczywającą bezpośrednio na górnych warstwach astenosfery. Zbudowana jest z materiału stałego z ogniskami płynnej magmy. Jej grubość odpowiada skórce jabłka.

Mając za sobą już opis budowy wewnętrznej Ziemi, spójrzmy jeszcze raz na przekrojone jabłko. Cała działalność górnicza naszej cywilizacji odbywa się w warstwie wosku nabłyszczającego owoc z wierzchu. Najgłębszy odwiert nie sięga nawet dolnej granicy skórki. To cała wiedza pochodząca z bezpośrednich badań. Nieco informacji dostarcza też materiał wyrzucany w czasie erupcji wulkanów. Reszta jest już tylko interpretacją obserwacji prowadzonych metodą pośrednią, głównie dzięki badaniom akustyczno-sejsmicznym.

Jeżeli zestawimy ze sobą średnie gęstości poszczególnych warstw to zauważymy, że każda strefa płytsza „pływa” na leżącej pod nią. Podobnie jak korek o mniejszej niż woda gęstości unosi się na powierzchni, tak litosfera, astenosfera, płaszcz i jądro nie „zatoną w sobie”. Różnice te powodują także, że mieszanie materiału na granicy stref właściwie nie występuje. Tworzą się tam obszary zwane nieciągłościami. Fale akustyczne rozprzestrzeniające się wewnątrz planety na przykład wskutek wybuchu wulkanu lub trzęsienia ziemi ulegają częściowemu załamaniu i odbiciu na tych nieciągłościach. Prędkość ich rozchodzenia się zależy natomiast od gęstości ośrodka. Rozmieszczone na kontynentach czujniki sejsmiczne i akustyczne oraz sondy hydroakustyczne w oceanach pozwalają na podstawie nasłuchu odgłosów planety stworzyć wiarygodny model jej budowy wewnętrznej.

LAWA Z TEIDE

Ciekawym doświadczeniem jest wyprawa na stożek wulkanu. Jeżeli jego aktywność względnie niedawno była odnotowana, okazja staje się wyjątkowa. Do takich wulkanów należy Teide na Teneryfie. Jego ostatnia erupcja miała miejsce w 1909 roku, jak na skalę geologiczną – przed chwilą. Otaczają go najmłodsze skały wylewne, obsydian, pumeks i bazalt. Są łatwo osiągalne, ponieważ wyprawa na Teide stanowi obowiązkową atrakcję turystyczną wszystkich uczestników wycieczek na Wyspy Kanaryjskie.

Można tam bez problemu zebrać piękne okazy (wprawdzie nie minerałów), ilustrujące w kolekcji produkty erupcji wulkanicznej. Są to:

– pumeks, będący bardzo porowatą, lekką strukturą, utworzoną z silnie gazującego w czasie stygnięcia wulkanicznego szkliwa;

– bazalt – drobnoziarnista, lita skała wulkaniczna, w której strukturze można znaleźć czasem wykrystalizowane wtrącenia minerałów, tworzące pojedyncze kryształy lub skupienia;

– bezpostaciowa, bogata w krzemionkę masa, zakrzepła na tyle szybko, że nie doszło do wytrąceń krystalicznych, czyli szkliwo obsydianowe.

Na skutek szeregu procesów geologicznych materiał wulkaniczny, oraz cała materia powierzchniowa i podpowierzchniowa naszej planety, podlega przemianom. Dzieje się to zbyt wolno, by w skali życia ludzkiego było zauważalne, ale trwa nieustannie. Wypłukiwane przez wodę związki mineralne ulegają powtórnej krystalizacji oraz wytrącaniu. Materia osadowa i inne skały, zagłębiając się na skutek naturalnych ruchów górotworu, poddane działaniu ciśnienia i temperatury podlegają metamorfizmowi. Takim określeniem opisuje się szereg procesów zmieniających skład mineralny, strukturalny, chemiczny, zachodzących w fazie stałej materii. W kolekcji bardzo czytelnie można zilustrować przemiany zachodzące zarówno pod wpływem wody, jak i bez jej udziału, za pomocą trzech łatwo osiągalnych próbek.

Agatowa geoda, starannie przecięta i wypolerowana, swoją strukturą prezentuje proces cyklicznego wydzielania się krzemionki, której naturalny rozwór przepływał na przykład przez pustkę skalną. Na takim okazie można łatwo zidentyfikować miejsca wpływu lub wypływy roztworu wodnego. Jego okresowe – w skali geologicznej – wzbogacanie w różne pigmenty mineralne odpowiada za zmienną kolorystykę warstw.

Próbka granitowa, najlepiej częściowo polerowana, czytelnie ukazuje proces formowania skały z materiału magmowego. Jego jawnokrystaliczna struktura związana jest z procesem wypływu i stygnięcia magmy na głębokości kilku kilometrów pod ziemią. Ogromne ciśnienie, powolne tempo stygnięcia wypływu magmowego sprzyjają tworzeniu krystalicznej struktury. Wchodzące w skład granitu kwarc, biotyt i skalenie mogą ulec wtórnemu przetapianiu i krzepnięciu. To proces mierzony setkami milionów lat.

Próbka mineralna, reprezentowana przez kryształ halitu, jest przykładem wzrostu wynikającego z cech atomowej struktury wewnętrznej tworzącej kryształ substancji. Sieć atomów związku tworzącego wykazuje wewnętrzne uporządkowanie i symetrię. Cechą odróżniającą minerały od innych ciał stałych naturalnego pochodzenia jest jednorodność składu oraz budowy fizycznej. Jest to możliwe tylko w przypadku krystalizacji z fazy gazowej lub ciekłej. Halit jest dobrym przykładem wytrącania z wodnej fazy ciekłej, powszechnego w przyrodzie. Naturalne wytrącanie z fazy gazowej jest w przyrodzie unikalne. Może je reprezentować próbka cynkitu.

Odrębną grupę, wartą wyróżnienia w tworzonej kolekcji, stanowią mineraloidy. Chociaż zewnętrznie mogą sprawiać wrażenie ciał krystalicznych, nie są nimi. Przede wszystkim nie tworzą kryształów uporządkowanych strukturalnie, a ich budowa atomowa, choć jednorodna chemicznie, jest amorficzna (bezpostaciowa). Powszechnie spotykanym mineraloidem jest opal w swych wszystkich odmianach.

TROCHĘ TECHNIKI NIE ZASZKODZI

Geologia to przynajmniej po części sztuka obserwacji, choć dobry geolog chodzi w teren z młotkiem.

PODSTAWOWE NARZĘDZIA

Ruszamy w teren na poszukiwanie minerałów. Co zabrać ze sobą? Na dobrą sprawę można iść praktycznie bez wyposażenia. Jeżeli tylko na rekonesans, to plecak, aparat fotograficzny, butelkę wody. Ale jeżeli po drodze napotkamy ciekawy okaz, to trudno będzie się oprzeć chęci wyłuskania go np. ze skały. Bez narzędzi możemy tylko miejsce oznaczyć i wrócić później, z odpowiednim wyposażeniem. Dlatego może warto wygospodarować w plecaku miejsce na minimum wyposażenia poszukiwacza. To nieduży młotek, dłuto, okulary przeciwodpryskowe, kask i rękawice ochronne. Doświadczonym zbieraczom właściwie nic nie trzeba tłumaczyć. Mają swoje ulubione narzędzia, sposoby, nawyki. Ale początkujący adept geologii może zechce się czegoś dowiedzieć. Myślę jednak, że i stary rutyniarz znajdzie tu dla siebie coś interesującego.

Każda profesja ma swoje sztandarowe narzędzie, choćby o znaczeniu tylko historycznym. Górnictwo kojarzy się z oskardem. Budownictwo z kielnią, nieodłącznym narzędziem elektronika jest lutownica a lekarza – stetoskop. Geolog chodzi w teren (lub do pracy) z młotkiem. Nie takim zwykłym, warsztatowym. Młotek geologiczny ma szczególny kształt, dopasowany do specyfiki zadań. Obok widoczny jest profesjonalny młotek używany przy poszukiwaniu minerałów skalnych. Od razu w oczy rzuca się charakterystyczny kształt obucha. Jedna jego strona jest zakończona płasko. Ta służy do pobijania dłuta lub wiertła udarowego. Z drugiej strony obuch uformowany jest w wąski szpic. Okuwa się nim próbkę przy wyłuskiwaniu ze skały nośnej lub rozbija większe bryły i rozkuwa szczeliny. Zaostrzoną stroną można posługiwać się podobnie jak dłutem, ale precyzja pracy jest mniejsza. Zresztą sporo zależy od wprawy. Bardzo charakterystyczną cechą profesjonalnych młotków geologicznych jest to, że wykonane są z jednego kawałka stali. Odcinek trzonka przeznaczony na uchwyt owinięty jest wykładziną poprawiającą pewność chwytu. Częściowo pełni ona również rolę amortyzatora. Wyjaśnijmy sobie od razu: takie narzędzie dobrze jest mieć, ale jest dosyć drogie. Najlepsze młotki jednoczęściowe, zwane też monoblokiem lub młotkiem kutym, kosztują kilkaset złotych. Dopóki nie dorobimy się takiego narzędzia, korzystajmy z dobrych zamienników. To znaczy z dowolnych młotków warsztatowych uniwersalnych lub murarskich.

Andrey Siminenko/Dreamstime

Ze swego doświadczenia polecam te ostanie. Bardzo zbliżonym funkcjonalnie i konstrukcyjnie jest murarski młotek typu reńskiego. To taki, jak na zdjęciu.

Różnice pomiędzy nim a profesjonalnym młotkiem geologicznym są dwie:

1. Obuch jest nasadzany na trzonek, a nie wykonany z jednego kawałka stali.

2. Strona szpiczasta ma kształt pióra, nie ostrosłupa.

Jak zaraz się przekonamy, to narzędzie w zupełności wystarczające, ba! nawet doskonale zamienne. Dobry młotek reński spoczywa w niejednym plecaku zamiast „geologa”, więc na pewno na szlaku poszukiwawczym nie ma się czego wstydzić. Jedyna cecha, na którą trzeba bezwzględnie zwrócić uwagę, to materiał obucha. Stal musi być twarda, sprężysta, ale bezodpryskowa. Jeżeli w trakcie pracy zauważymy, że od obucha odskakują łuski metalu lub powstają pęknięcia, zmieńmy narzędzie i to jak najprędzej. Energia nawet małego odprysku stali przy uderzeniu jest wystarczająca do poważnego zranienia. Może odpowiadać postrzałowi śrutem z długolufowej wiatrówki. A takie strzelające odpryski mają bardzo ostre krawędzie.