Křídové skály - křída a pazourek

V měkkých a porézních křídových skalách se nenachází jen křídový materiál, ale také něco, co by člověk nejspíš nečekal - tvrdý materiál, který pravěcí lovci používali coby nože. (délka blogu 5 min.)  

Křídové útvary jsou v Evropě silné i přes 1 000 m. Často z nich můžeme vidět pouze horní vrstvy, například jako skály, které lemují pobřeží moře. Vytvořily se ze skořápek pradávných mořských organismů. Když byste se na ně podívali mikroskopem, zjistili byste, že 75% naší běžné bílé křídy tvoří zhruba 0,01 mm dlouhé vápenaté skořápky prehistorických jednobuněčných řas (kokolitky). Kromě toho je zde velký podíl skořápek různých jednobuněčných živočichů zbytky kolonií mechovců nebo zbytky větších organismů.

Když kdysi tyto malé organismy odumíraly, tak samozřejmě nemohly tušit, že po jejich zbytcích jednoho dne pojmenujeme celou prehistorickou epochu - Křída. I to nejen v češtině, ale například i v němčině (Kreidezeit). Křída se většinou datuje do minulosti staré od 135 000 000 do 65 000 000 roků. 

Křídové stěny na pobřeží moře ale zdaleka neobsahují jen křídu. Jejich součástí je také materiál, který vás možná překvapí - pazourek. Pazourek patří k těm nejtvrdším materiálům a nástroje z něj k těm nejostřejším. Křída sama je naopak měkká a lehce zpracovatelná. Jak to, že dva tak odlišné materiály vznikaly společně? 

Na vině je samozřejmě - a vy to tušíte - chemie

Křídové skály se z velké části skládají z měkké křídy. Ta bývá ovšem protkaná vrstvičkami daleko tvrdšího materiálu. Oba materiály se nejprve vytvářely z vápenatých schránek kdysi žijících mořských živočichů. U pazourku ale pak proběhla výměna vápenné složky za křemičitou. Víme to proto, že i v něm, stejně jako v křídové komponentě, se nachází velké množství pravěkých zkamenělin. Jde tedy o stejný původní materiál, který jen prodělal různé chemické změny. Jednalo se o periodické rozpouštění a vysrážení kyseliny křemičité ze zbytků odumřelých pravěkých hub, obsahujících křemičitany. 

Mořská voda totiž (pokud na to má dost času) umí rozpouštět většinu anorganických sloučenin. Chemicky se dá tento proces popsat rovnicí: SiO2 • aq ————> H4SiO4

I když se to zdá intuitivně nepřirozené - je to tak. Záleží pak samozřejmě také na tom, jakou velikost zrnek má rozpouštěný materiál, nebo jaká teplota při rozpouštění panuje. 

U pravěkých organismů pomáhal rozpouštění křemičitých schránek navíc ještě čpavek, který vznikl při biologickém rozkladu organické hmoty. Ten reaguje zásaditě a tím už sám o sobě napadá křemičité sloučeniny. Experimenty v laboratoři dokazují, že se křemíkové sloučeniny z podobných materiálů, z jakých se skládaly pradávné organismy, umí rozpustit v dostatečně slané a chemicky agresivní mořské vodě už v řádu hodin. 

Jak se dostal křemík do vody, je tedy jasné - ale jak z takové vody vznikaly pazourkové vrstvy? 

Rozhodně to není běžný jev. V přírodě se totiž častěji nacházejí bodové zdroje krystalizovaných minerálů. Je to způsobeno tím, že v daném prostředí mohou ionty difundovat - pohybovat se určitým směrem. Tam, kde začne krystalizace, najednou zkolabuje chemická rovnováha, když se dané atomy zabudují do krystalické mřížky a tím zmizí “z dohledu” jiných. Na jejich místo se stahují stejné atomy z okolí. Krystalizace pak pokračuje, až do doby, kdy atomy s určitými chemickými vlastnostmi jednoduše dojdou. 

Proč tedy docházelo u křemičitých látek, rozpuštěných v mořské vodě, k tvorbě celých vrstev křemíkových sloučenin (pazourku)? 

Vysvětlení je jednoduché. Vytvářely totiž vytvářely gely. To jsou sloučeniny, které mají složitější strukturu a daleko nižší schopnost se pohybovat z místa na místo (difundovat). Jejich vysrážení tedy pokračovalo plošně a ne v jednom určitém místě. 

V určité vrstvě naplaveného materiálu se nacházely rozpuštěné křemičitany, které se díky zemské gravitaci koncentrovaly v nižší části vrstvy. Když pak dosáhly kritického množství, proběhla jejich krystalizace - opět v této spodní části vrstvy. Celý proces se pak opakoval tak dlouho, dokud byly k dispozici výchozí suroviny - odumřelé organismy s křemičitými schránkami. V křídových skalách se tedy nachází značné množství pazourkových vrstev.