Keď vezmete do ruky silný neodýmový magnet a začnete ho prikladať ku kameňom z výletu, štrku v záhrade alebo skalám na horských hrebeňoch, možno vás niečo prekvapí. Magnet na nich niekedy drží. Ako je to možné? A sú hrdzavé povlaky pieskovcov naozaj zo železa? Zistite to v prvej časti série o magnetických kameňoch.
Čo sú magnetické kamene? Okrem obľúbenej hračky z hračkárstva môžu byť magnetické aj prírodné kamene.
Prírodné kamene môžu byť magnetické viacerými spôsobmi. Po prvé, môžete nájsť kameň, na ktorom magnet drží – ukrýva v sebe drobné zrnká minerálov, ktoré silno reagujú na magnetické pole, napríklad magnetit.
Druhým a oveľa vzácnejším typom je kameň, ktorý sám od seba priťahuje železné predmety alebo napríklad malé klince. Takýto prirodzene zmagnetizovaný kameň sa nazýva magnetovec alebo lodestone.
Vybrali sme sa do terénu, aby sme si to overili na vlastný magnet. Geologické pátranie sa začína.
Ako je možné, že niektoré kamene výrazne reagujú na magnet, zatiaľ čo na iných – hoci vyzerajú ako zhrdzavený kus železa – nedrží ani veľmi silný neodýmový magnet? Poďme to rozlúštiť.
Obsahujú hrdzavé skaly železo?
Keď sa prechádzate skalnými mestami Českej republiky, na viacerých miestach objavíte útvary, ktoré vyzerajú, akoby boli odliate z masívneho železa.
Mávajú tmavohnedú, hrdzavú, niekedy až takmer čiernu farbu a vytvárajú zvláštne bochníky, dosky alebo celé skalné veže.
Jedným z takýchto miest je lokalita v Příhrazských skalách v Českom raji, kde nájdete skalné útvary s názvami Železné veže, Malá železná veža alebo napríklad Oceľové mesto.
Pohľad na ne priam zvádza k myšlienke, že príroda na jednom mieste nahromadila obrovské množstvo železnej rudy. A názvy skalných veží tomu zodpovedajú.
Vytiahli sme z vrecka silný „neodým“ a priložili ho priamo k najhrdzavejšej vrstve. Namiesto toho, aby sa magnet k železnej skale prichytil, sa však stalo niečo nečakané.
Magnet skĺzol nadol a na skale sa neudržal ani sám. Ako je možné, že kameň, ktorý vyzerá ako zhrdzavený kus ocele, vôbec nereagoval na silné magnetické pole?
Železité pieskovce aj na Slovensku
Podobné prejavy železitých minerálov možno nájsť aj na Slovensku, napríklad v lokalite Kohútov v okolí obcí Andrejová a Šarišské Čierne v oblasti Šariša. Nachádzajú sa tu pieskovce, v ktorých sa vplyvom geologických procesov vytvorili výrazné hrdzavé pruhy a povlaky obsahujúce limonit. Aj tu tak príroda ukazuje, ako môžu zlúčeniny železa zafarbiť horniny do hnedých až červenkastých odtieňov. Samotná prítomnosť železa však ešte neznamená, že hornina bude reagovať na magnet.
Nie je hrdza ako hrdza
Príčinou červeného, hnedého a hrdzavého sfarbenia pieskovcov je skutočne obsah železa. Pred miliónmi rokov prúdila hlboko pod zemou podzemná voda bohatá na rozpustné zlúčeniny železa. Presakovala cez póry v pieskovci a na miestach s prístupom kyslíka sa železo začalo vyzrážať do podoby mimoriadne tvrdého tmelu.
Vznikli tak známe železité inkrustácie v podobe limonitových kôr, rúrok a dosiek. Keď potom okolitý mäkší pieskovec v priebehu vekov podľahol zvetrávaniu a dažďu, tieto odolné limonitové útvary zostali v krajine stáť ako samostatné skalné veže.
Lenže v prírode neplatí jednoduchá úvaha, že všetko, čo obsahuje železo, musí priťahovať magnet. Železo sa totiž v horninách vyskytuje v rôznych chemických zlúčeninách a kryštalických štruktúrach. A práve od konkrétnej formy závisí, ako bude magnet v blízkosti hrdzavej skaly reagovať.
Tajomstvo nemagnetickej železnej hrdze
V hrdzavých kôrach pieskovcov prevládajú dva hlavné železité minerály: hnedý limonit FeO(OH) · nH₂O – zmes hydratovaných oxidov a hydroxidov železa, a červený hematit Fe₂O₃.
Oba obsahujú vysoký podiel železa, ale z fyzikálneho hľadiska sa správajú inak ako čistý kov.
V ich kryštálovej mriežke sú magnetické momenty susedných iónov usporiadané proti sebe, takže sa navzájom vyrušujú. Ich magnetická odozva je za bežných podmienok oveľa slabšia ako napríklad pri magnetite, takže ju silný neodýmový magnet pri bežnom pokuse spravidla vôbec neodhalí a nijako nereaguje.
Na skale tak pred vami môže byť ťažký, tmavý kus limonitovej kôry plný železa, a napriek tomu sa na ňom neudrží ani silný neodýmový magnet.
Čierna, tmavohnedá alebo kovovo hrdzavá farba v nás podvedome vyvoláva predstavu železnej rudy a magnetizmu. Zvetrané kôry na povrchu pieskovcov však magnetizmus iba pripomínajú a fungujú tak ako dokonalá ilúzia.
Pieskovcové skalné mestá, hoci majú v názvoch svojich skál slová železo alebo oceľ, sú z magnetického hľadiska úplne pasívne.
Mohlo by vás zaujímať: Čo je permanentný magnet? Od kameňa po high-tech
Ťažili ľudia zo skál železo?
Ak limonitové kôry obsahujú toľko železa, že vytvárajú celé povrchy skalných veží, ponúka sa otázka, či tieto skaly ľudia v minulosti nevyužívali ako zdroj kovu.
Hoci naši predkovia na niektorých miestach v Česku a na Slovensku limonit, takzvaný hnedeľ, skutočne ťažili a tavili v dýmačkách.
Železo je v nich totiž pevne premiešané s obrovským množstvom kremenného piesku. Pre historických hutníkov by bolo oddelenie čistého kovu z takéhoto kameňa príliš pracné a výťažnosť by bola malá.
Tmavé limonitové veže tak zostali ušetrené od ťažby a dodnes slúžia ako prírodná ukážka toho, čo dokáže chémia podzemných vôd.
Ale aj na skale môže magnet držať!
Ak chceme v krajine nájsť skalu, na ktorej bude neodýmový magnet držať vlastnou váhou, treba sa poobzerať po inom type horniny. A nemusíme ani chodiť ďaleko. V nasledujúcej časti seriálu o magnetických kameňoch sa vyberieme k treťohorným sopkám.
Zatiaľ preskúmajte aj ďalšie magnetické zaujímavosti.
