Když je žula plná „cizích kamenů“
Na první pohled působí žula jako poměrně jednoduchá hornina – světlá směs křemene, živců a tmavších minerálů. Při bližším pohledu ale zjistíme, že zdaleka není dokonale stejnorodá. V některých žulách se objevují tmavé skvrny, nepravidelné shluky nebo celé uzavřené kousky jiné horniny. Geologové pro takové útvary používají především pojem enkláva. Pokud jde skutečně o úlomek starší horniny, který granitové magma během svého vzniku a pohybu pohltilo, mluvíme konkrétně o xenolitu.
Jak se cizí hornina dostane dovnitř žuly?
Žula vzniká z magmatu, které se ochlazuje hluboko pod povrchem Země. Toto magma se přitom může pohybovat horninami, které jsou mnohem starší než samotná žula. Při svém postupu může okolní horniny rozlámat, odtrhnout z nich kusy a část těchto úlomků pohltit. Pokud následně celé granitové těleso pomalu vychladne a ztuhne, mohou tyto úlomky zůstat uvnitř výsledné žuly jako xenolity.
Nemusí však jít pouze o mechanicky ulomený kus horniny. Do granitového magmatu může proniknout také jiné magma. Typickým příkladem je mafické magma, které bývá tmavší a obvykle bohatší na železo a hořčík. Když se dostane do světlého granitového magmatu, mohou se obě magmata částečně promíchávat. Pokud se ale nestihnou dokonale smísit, vzniknou v žule tmavé, často oválné útvary – takzvané magmatické enklávy.
A právě tady vzniká trochu geologického detektivování. Na pohled totiž nemusí být vůbec jednoduché poznat, co se v žule nachází. Tmavá skvrna může být xenolit, magmatická enkláva, ale také pouze větší nahromadění tmavých minerálů, například biotitu. K přesnému určení by bylo potřeba vzorek prozkoumat pod mikroskopem a případně analyzovat jeho chemické složení.
A co s tím má společného radioaktivita?
Žula je zajímavá ještě z jiného důvodu. Obsahuje přirozeně radioaktivní prvky, především draslík-40 a radionuklidy z rozpadových řad uranu a thoria. Neznamená to, že by žula byla „radioaktivní kámen“ v nějakém mimořádném smyslu. Tyto prvky jsou přirozenou součástí zemské kůry a v různých koncentracích se nacházejí v celé řadě běžných hornin.
Uran a thorium navíc nejsou v žule rovnoměrně rozmístěné. Mohou být koncentrovány například v drobných akcesorických minerálech, jako jsou zirkon, monazit, xenotim nebo některé minerály obsahující thorium a uran. Výsledkem je, že dva kusy žuly mohou mít rozdílnou radioaktivitu – a dokonce mohou existovat rozdíly i v rámci jediného kamenného bloku.
A právě tady mohou být enklávy a xenolity zajímavé. Pokud má určitá část horniny jiné minerální složení než okolní žula, může mít také jinou koncentraci přirozených radionuklidů. Může tedy vzniknout místo, kde radiometr ukáže o něco vyšší hodnotu než o několik centimetrů dál. Stejně tak ale může být enkláva na některé radionuklidy chudší a naměříme na ní hodnotu nižší.
Na fotografii je vidět zajímavý příklad
Na přiložených fotografiích je dobře vidět heterogenní struktura šedé žuly. V některých místech jsou patrné tmavší nepravidelné partie. Samotná fotografie ale nestačí k tomu, abychom je mohli s jistotou označit za xenolity nebo magmatické enklávy. Mohou představovat skutečné enklávy, ale také pouze lokální koncentrace tmavých minerálů.
Zajímavé je ovšem jejich porovnání s měřením radiometrem. Na fotografiích přístroj ukazuje přibližně 0,5 - 0,81 μSv/h. Rozdíl mezi těmito měřeními sám o sobě ještě nedokazuje, že vyšší hodnota souvisí právě s tmavou strukturou v kameni. Do výsledku vstupuje například přesné místo měření, geometrie přístroje, statistické kolísání detekce, okolní materiály a přirozené prostorové rozdíly v samotné žule.
Právě podobné situace ale ukazují, proč je radiometrie žuly zajímavá. Hornina, která na první pohled vypadá jako jednolitá šedá plocha, může být ve skutečnosti mineralogicky velmi pestrá. A její přirozené radioaktivní pozadí se proto může měnit doslova z místa na místo.
Důležitá poznámka
Vyšší hodnota na Geigerově čítači neznamená automaticky, že tmavá část je xenolit nebo že obsahuje uran. K určení původu útvaru je potřeba geologické/mineralogické vyšetření; k určení radionuklidů pak například spektrometrické měření. Geigerův čítač nebo jednoduchý radiometr nám především říká, kolik ionizujícího záření v daném okamžiku detekuje, nikoliv automaticky co ho způsobuje.
A právě v tom je žula docela krásná: není to jen „šedý kámen“. Je to záznam procesů, které probíhaly hluboko v zemské kůře – míchání magmat, zachycování okolních hornin, krystalizace minerálů a také nerovnoměrné rozložení přirozeně radioaktivních prvků. Na povrchu pak můžeme mít obyčejnou dlažební desku, která nám při bližším pohledu začne vyprávět překvapivě složitý geologický příběh.
