Přírodní skla – co to je?

Přírodní skla vznikají ve volné přírodě za podmínek, které umožňují plynulý přechod ze skupenství pevného do kapalného. Dochází k tomu při náhlém zahřátí hmoty, při vulkanické činnosti, díky účinkům radioaktivního záření nebo při vysokém tlaku, který rozruší již hotovou krystalovou strukturu.

Základním znakem skla je jeho amorfní "struktura" čili vlastně struktura, která není. Způsobuje zvláštní vlastnosti, například chování v průběhu opětovného zahřátí - sklo postupně měkne, až dosáhne tekutého stavu. Srovnejme tuto situaci například se sněhem nebo ledem, které reprezentují hmotu v krystalickém stavu. Při dosažení bodu tání neměknou, ale odtávají. Příčinou tohoto jevu je proces vzniku, kdy je tavenina zchlazena chlazena pod teplotu tání. Při rychlé proměně nemá dostatek času na to, aby proběhla krystalizace. Sklo si můžeme představit jako látku, která díky přechlazení neměla možnost své částice uspořádat do krystalové soustavy a ztuhla ve stavu chaosu, který je vlastní kapalině.

K výrazným znakům patří skelný lesk a lasturnatý lom. Ty můžeme vidět pouhým okem a poznáme je dobře. Průzračnost, kterou si se sklem spojujeme, ale u přírodních skel není běžná. Pokud jde o zbarvení, jsou spíš opakní, tedy neprůhledná, často černá a mohou být i barevná.

Na Zemi vznikají přírodní skla poměrně vzácně. Hlavní příčinou je voda a těkavé součásti původního materiálu. Tyto dvě složky totiž snižují viskozitu žhavé kapaliny a tak krystalizaci usnadňují. Krystalizované nerosty jsou proto mnohem častější. Situace na Zemi ale ve vesmíru obvyklá není. Na Měsíci je vody i těkavých složek velmi málo, poměr krystalizovaných a sklovitých hmot se výrazně liší. Zatímco pozemských nerostů známe více než 3500 a přírodní skla tvoří jen malý podíl, měsíčních nerostů známe méně než 50, zato skla nejrůznějších druhů se na měsíčním povrchu vyskytují hojně. Vědci se kloní názoru, že vesmír se v tomto ohledu bude podobat spíš Měsíci, než Zemi. Hovoří proto i složení meteoritů.

Pro pochopení vyjímečnosti přírodních skel se hodí připomenout, co se vlastně odehrává ve sklárnách. Výroba skla je v totiž malý, člověkem řízený geologický proces, se kterým se můžeme seznámit snadno na vlastní oči.

Sklář při práci teplotu zpracovávané taveniny hlídá a poté, co dá svému dílu konečnou podobu, umístí ho do "chladící pece". Zde se teplota udržuje na optimální výši a pomalu snižuje tak, aby nedošlo k příliš rychlému zchladnutí. Odpovídající délka procesu vychládání je důležitá, příliš krátká doba by vedla k rozpadu předmětu nebo ke vzniku kazů, poškozujících požadované užitné vlastnosti skla. Chladnutí skla při výrobě probíhá řádově v hodinách až dnech, podle velikosti, druhu nebo požadovaných vlastností. Krystalizace vyžaduje mnohem delší časový úsek a většinou se odehrává hluboko v zemském nitru za vysokých tlaků i teplot. Při řízené krystalizaci jsou právě tyto podmínky největším problémem, výroba skla je nepoměrně jednodušší. V přírodě je tomu naopak.

Příčin, vedoucích ke vzniku přírodních skel je víc, například přechlazení kapalného stavu, srážení rychle schlazeného sublimátu nebo porušení krystalické látky. K tomu dochází při různých příležitostech. Je poměrně dobře známo, že se to děje při vulkanické činnosti nebo při pádu meteoritu, už méně se ví, že existují takzvaná fulguritová skla, která jsou dílem blesku nebo že sklovité hmoty se mohou objevit jako důsledek podzemních důlních požárů. Kromě toho existují i další specifické situace, při kterých sklo vzniká v menší míře, jako několikacentimetrová vrstvička nebo dílčí součásti horniny.

Aby byl úvod do světa přírodních skel úplný, je třeba se zmínit o tazvaných metamiktních nerostech, což jsou jakási skla-neskla. Metamiktní proces nastává při rozpadu radioaktivních nerostů, radioaktivní záření rozbije pravidelnou vnitřní stavbu krystalu a ten se změní na amorfní nebo částečně amorfní látku. Tvar při tomto procesu může být zachován. Tyto látky mají i při bližším zkoumání vlastnosti přírodních skel, jsou amorfní, opticky izotropní, mají skelný lesk i lasturnatý lom. Po roztavení ale rekrystalizují, přičemž může dojít i k rozpadu na jednodušší látky. Na rozdíl od skel totiž jejich amorfní hmota obsahuje krystalové zárodky, i když jen o velikosti setin mikrometrů.

V příštím díle seriálu se zaměříme na materiály, z nichž přírodní skla mohou a nemohou vznikat a seznámíme se s tím, co všechno v nich můžeme objevit.