PRAKTICKÁ VÝUKA PŘÍRODOVĚDNÝCH PŘEDMĚTŮ NA ZŠ A SŠ CZ.1.07/1.1.30/02.0024 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Oborová exkurze CHEMIE
Téma: VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU Autoři: Prof. Ing. Milan Kraitr, CSc. PaedDr. Vladimír Sirotek, CSc.
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU
1
ÚVOD Stříbrský rudní revír, dnes už opuštěný, je nepochybně nejvýznamnějším a nejdéle činným rudním revírem na území Plzeňského kraje. Těžba zde probíhala pravděpodobně již ve 12. století a s občasným přerušením trvala do roku 1974. Jméno královského horního města Stříbro vyvolává dojem, že se zde těžilo kovové stříbro. Jeho těžba však připadá v úvahu jen v nejstarším období, není ale nijak doložena. Stříbro získávané těžbou bylo jen metalurgicky izolovanou příměsí v olověné rudě. Stříbrské doly byly tedy těženy především na olovo, v některých obdobích byly hlavním zdrojem olova v českých zemích. V posledních fázích důlní činnosti byla těžba zaměřena i na zinek. V okolí Stříbra se zachovaly uzavřené zakonzervované podzemní prostory a četné pozůstatky po důlní činnosti na povrchu (haldy, poklesové kotliny, propady ap.). Zachovaly se i některé budovy (zpravidla v pozměněné podobě), které sloužily činnosti těžební nebo úpravě a zpracování rud. Nejhodnotnější památkou, která je přístupná veřejnosti, je hornický skanzen, zejména jeho podzemní část, královská dědičná štola Prokop. Skanzen leží na značené okružní naučné stezce „Historie hornictví na Stříbrsku“. Ta zahrnuje řadu informačních tabulí, informační panely jsou i na dalších místech se vztahem k dolování. Městské muzeum na stříbrském náměstí má expozici věnovanou historii dolování a zejména krásnou sbírku nerostů pocházejících z poslední etapy důlní činnosti ve 2. polovině 20. století. Tato exkurzní akce bude zahájena úvodní přednáškou a demonstrací stříbrských minerálů. Následovat bude návštěva hornického skanzenu včetně podzemních prostor v dědičné štole Prokop a části naučné stezky. Zbytek času bude věnován terénní práci na odvalech štoly Nový Prokop, kde budou účastníci hledat a určovat nerosty. 2
VZNIK RUDNÍCH NEROSTŮ Jako rudy označujeme nerosty a jejich seskupení, které slouží pro dobývání a následující výrobu kovů; obsah kovu v rudě musí být dostatečný pro rentabilní výrobu. Způsoby vzniku rudních nerostů a jejich chemismus jsou velmi rozmanité. Většinou ale souvisejí s magmatogenními procesy. K těm dochází při vrásnění zemské kůry, které je doprovázeno tvorbou magmatických těles v podpovrchových vrstvách. V blízkosti takových těles navazuje na fázi tuhnutí magmatu fáze pronikání přehřátých roztoků pod vysokým tlakem z hloubky na povrch (tzv. procesy hydrotermální). Roztoky pronikají trhlinami vytvořenými následkem vrásnění. Protože horké roztoky obsahují sulfan magmatického původu, vylučují se především nerozpustné sulfidy kovů, přítomných ve formě iontů, např. MS + 2H+ (1) M2+ + H2S
2
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU Sulfidické nerosty vyplňují žíly a vznikají tak žilná ložiska rud. Vylučování různých kovů probíhá postupně při klesající teplotě (od teploty několika set oC). Vzhledem k různému složení krystalizujících roztoků vznikají různé rudní minerály. Pro stříbrský revír je dominantní asociace kovů Pb-Zn-Ag, při níž se vylučují sulfidy Pb a Zn, tj. nerosty galenit (PbS) a sfalerit (ZnS). Stříbro se zpravidla nevylučuje samostatně, malá kvanta Ag2S jsou příměsí galenitu, který je „stříbronosný“. Žíly obvykle nejsou tvořeny samotným rudním minerálem, ale obsahují nerudní výplň. Tu tvoří nejčastěji křemen (SiO2) ve více generacích (fázích vylučování), případně kalcit (CaCO3) nebo baryt (BaSO4) či jiné nerosty. Pořadí vylučování rudních i nerudních součástí žíly může být podle okolností různé a u každého nerostu je obecně možnost vylučování ve více generacích (vrstvách). Vylučování jednotlivých vrstev odpovídá přívodu roztoku určitého složení, kterému předcházelo přerušení přísunu dříve přiváděného roztoku. Obvykle se na stěnách pukliny vylučují nejprve nerudní nerosty (např. křemen) a pak teprve rudní minerály. Termín „žíla“ vyvolává představu, že jde o útvar lineární (potrubí). Hydrotermální žíly jsou však zploštělé útvary prostorové, tvaru spíše čočkového nebo deskového, s různým úklonem. Při různé mocnosti (tloušťce), řádově cm–m mohou mít šířku několika metrů i více a vyplňovat pukliny v délce až několika kilometrů. Vzhledem ke zmíněné složité struktuře (často více vrstev různých nerostů) si můžeme představit rudní žílu s nerudní výplní jako obří sendvič (housku tvoří okolní hornina, tj. stěny pukliny, vrstvu másla např. křemen a pak střídající se vrstvy různé náplně); výplň žíly může či nemusí být symetrická. Stříbrské rudní žíly jsou zpravidla tzv. žíly pravé, které jsou uloženy nesouhlasně vzhledem k okolí, tj. neleží mezi vrstvami okolní horniny, ale protínají je.
3
TĚŽBA A ÚPRAVA RUD V nejstarších historických obdobích se rudy těžily na povrchových výchozech ložisek, později převládala těžba hlubinná. Ve 20. století k ní přistoupila těžba lomová se skrývkou nadloží dobývaných vrstev, analogická tzv. povrchové těžbě hnědého uhlí v severních Čechách. Vytěžené rudy jsou v závislosti na těžebních metodách více či méně znečištěny, především nerudními nerosty (u žilných ložisek hlavně nerudní výplní žil). Navíc je zpravidla ruda směsí několika minerálů (tzv. polymetalická ložiska, k nimž patří i stříbrský revír). Vlastní hutní výrobě kovů proto musí obvykle předcházet úprava rudniny. Vývoj úpravárenských metod od starověku zaznamenal obrovský pokrok v technickém řešení postupů, základní principy však zůstaly zachovány. Jde zejména o procesy drcení (rozmělňování) pevného materiálu a jeho třídění (oddělování rudy od hlušiny nebo separace jednotlivých rud). Zde se odedávna uplatňoval princip gravitační – dělení na základě různé hustoty (např. rýžování zlata). V nové době má velký význam také princip flotační (vyplavování rud na povrch suspenze pomocí úpravy její smáčivosti).
3
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU 4
VÝROBA A VYUŽITÍ OLOVA Princip hutní výroby olova se od středověku nezměnil, zdokonalil se jen technicky. Jde o dvoufázový proces pražně–redukční, který zjednodušeně vyjadřují reakce (2)–(4). V první fázi se galenit (PbS), případně řidčeji se vyskytující ruda olova cerusit (PbCO3) termicky rozloží (vypraží) na klejt (PbO): 2 PbS + 3 O2 2 PbO + 2 SO2 (2) PbCO3 PbO + CO2 (3) o Ten se pak v peci při teplotách přes 1 000 C redukuje uhlíkem (v minulosti dřevěným uhlím, dnes koksem): PbO + C Pb + CO (4) Olovo je odedávna ceněným kovem s rozmanitým využitím. Konstrukční využití má od starověku k výrobě potrubí, nověji v chemickém průmyslu a k výrobě akumulátorů. Četné jsou aplikace slitin olova – např. liteřina pro knihtisk (s příměsí Sb a Sn), pájka (Pb + Sn), ložiskový kov (Pb + Cu, Sn, Sb) aj.
Vojenský význam má olovo pro výrobu nábojů, včetně broků (zde slitina Pb s malou přísadou As). Tento účel býval v minulosti hnací silou rozvoje těžby olova. Na bázi olova se vyrábějí i různé chemikálie, např. minium (Pb3O4) pro nátěrové hmoty. Dominantním způsobem využití olova bylo odedávna jeho využití v hutnictví stříbra. Historicky nejstarší princip výroby stříbra (analogicky použitelný i pro zlato) užívaný u nás od středověku je tzv. odhánění. Pražením stříbrných rud získaný „kamínek“ (zpravidla vedle Ag obsahoval Cu aj. příměsi) se smísil s hutním (surovým) olovem, které rozpustilo stříbro, ostatní složky zůstaly beze změny. V další fázi se olověná tavenina s obsahem Ag oxidovala proudem vzduchu. Olovo postupně přešlo na PbO. Ten má větší hustotu než stříbro a klesne ke dnu, stříbro vyplave na povrch a sbírá se. (Při analogické separaci zlata vyplave struska PbO na povrch.) Popsaný postup získávání stříbra byl samozřejmě použitelný i pro zpracování stříbronosného galenitu, který se těžil i ve stříbrském revíru. V tomto případě se podrobilo procesu odhánění surové hutní olovo získané z galenitu reakcemi (2) a (4). Později přibyly různé jiné technologie výroby stříbra, používané dodnes, mj. metoda amalgamační nebo kyanidové loužení. Sfalerit na rudních žilách na Stříbrsku i jinde v Evropě nebyl do 18. století metalurgicky využíván a představoval nepříjemnou nečistotu, kterou bylo třeba od galenitu oddělit ručním tříděním. Proto se spolu s hlušinou z těžby ukládal na odpadních haldách po těžbě. Teprve od 19. století, ve Stříbře pak zejména po r. 1950, se stal cenným cíleným produktem těžby. Hutnické zpracování zinkových rud je zcela analogické popsanému hutnění rud olovnatých. Redukce ZnO, analogická reakci (4), je však provozována nad bodem varu zinku, který z pece oddestiluje.
4
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU 5
GEOLOGIE STŘÍBRSKÉHO RUDNÍHO REVÍRU Zdejší horniny jsou starohorní, původně sedimentární břidlice (svrchní proterozoikum, stáří cca 600–1100 milionů let /Ma/) metamorfované převážně na různé fylity. Ty jsou silně zvrásněné a prostoupené více než 50 rudními žilami s mnoha odžilky, s převládajícím směrem severojižním. Žilné zrudnění bylo pravděpodobně vázáno na nedaleké žulové těleso u Kladrub, které se vytvořilo při variském vrásnění koncem mladších prvohor, případně na samém počátku druhohor (podle různých autorů před cca 200– 280 Ma). Minerální asociace tohoto zrudnění je označována jako pozdněvariská polymetalická (více kovů současně) (p – pol) a stříbrský revír je jejím nejvýznamnějším výskytem v ČR. Její zrudnění Pb-Zn-Ag již bylo charakterizováno v kap. 2. Délka žil dosahuje až 3 km, mocnost (tloušťka) od několika cm do 3 m. Těžba probíhala v posledním období provozu až do hloubek kolem 350 m. V 19. století zasáhla těžba na žilách několikrát obří dutiny o rozměrech kolem 10x5x2 m, vyplněné dokonale krystalovaným galenitem s krychlovými krystaly o hraně přes 10 cm, s mocností jeho vrstvy větší než metr, kde se získalo přes 100 t čistého galenitu. (Vzorky skončily v různých muzeích, nejlepší jsou k vidění v Naturhistorisches muzeu ve Vídni.)
V různých místech revíru je odlišné minerální složení. Celkový počet popsaných nerostů byl nejméně 20–30 druhů. Z rudních nerostů se kromě galenitu a sfaleritu hojně vyskytoval pyrit resp. markazit (FeS2), vzácně chalkopyrit (CuFeS2) a arsenopyrit (FeAsS). Nejsou popsány žádné stříbrné nerosty známé např. z Příbrami, Kutné Hory či Jáchymova. Není doloženo ani elementární stříbro, takže jediným zdrojem stříbra byl zmíněný stříbronosný galenit s obsahem maximálně 0,1 % Ag (vyšší byl jen na ložisku u Kšic). Galenit tvořil vložky v křemenné žílovině. Pokud byl krystalovaný, převládaly krychle nad osmistěny. Sfalerit se vyskytoval ve dvou generacích s různým zbarvením: medově žlutý a tmavohnědý. Ze sekundárních rudních nerostů (jsou to produkty přeměny původně vzniklých sulfidických minerálů) byl nejvýraznější a nejčastější různě zbarvený krystalovaný cerusit (PbCO3). Dobře vyvinuté krystaly zelené, hnědé či žlutavě zbarvené měl relativně častý pyromorfit Pb5[Cl(PO4)3]. Jeho velmi vzácná forma šedých ledvinitých agregátů byla nazvána miesit (německy Stříbro = Mies). Rozšířeným sekundárním nerostem je limonit (Fe(OH)3), většinou ve formě rezavých povlaků. Jak bylo uvedeno v kap. 2, mezi nerudními nerosty ve výplni stříbrských žil převládal křemen ve více generacích, kalcit a baryt se hojněji nacházely jen v některých místech revíru. Názorný přehled nejdůležitějších rudních žil těžených jak v historickém období, tak v poslední etapě důlní činnosti v l. 1950-1975 poskytuje obr. 1. Stříbrský revír tvoří 4 revíry dílčí (Centrální, Všech svatých, Jirenský a Kladrubský). Mimo mapku leží samostatné revíry podobného rázu, Kšický revír (asi 6 km severně od Stříbra) a Svatopetrský revír (asi 3 km
5
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU severovýchodně od centra Stříbra). Nejvýznamnější v historickém období i ve 2. polovině 20. století byl revír Centrální. Hlavní žilou je zde Dlouhá žíla (Langenzug) o délce téměř 3 km (až po důl Kazimír). Na ní leží 3 z hlavních šachet v době historické, i v závěrečné etapě dolování, kdy nesly označení Jáma I, II a III. Druhou nejvýznamnější rudní žilou je žíla Bohaté požehnání (Reichensegen Gottes), v jejíž blízkosti probíhá dědičná štola Prokop. Ta byla založena jako hlavní odvodňovací štola revíru již v r. 1513. (Termín dědičná štola vyjadřuje skutečnost, že u těchto odvodňovacích děl se počítalo s dlouholetým trváním činnosti). Sloužila ovšem i těžbě a nachází se na ní i historická šachta, po roce 1950 nazvaná Jáma IV ( též Brokárna, podle nedaleké továrny na broky u ústí štoly Prokop). V polovině 18. století dosáhla délka štoly 2,5 km. Zakreslená štola sledující žílu Nový Prokop (č. 4) je lokalitou, pod jejímž ústím v údolí Úhlavky budeme provádět terénní práce. Kromě dalších zrušených šachet a nepojmenovaných štol zahrnuje obr. 1 i některé povrchové deprese v poddolovaných územích (doutníkovité útvary v mapce). Detailnější zakreslení hlavních rudních žil a důlních děl ukazuje obr. 2, na němž není zachycen na jihu Kladrubský revír, který měl i v minulosti menší význam a ve 2. polovině 20. století nebyl těžen, ani revír Jirenský, kde po r. 1950 probíhala jen málo úspěšná průzkumná těžba. Nejvýznamnější jámy z poslední éry těžby jsou vyznačeny jinou značkou než jámy a komíny menšího významu. Značky s popiskem počínajícím št. označují štoly. 6
HISTORIE STŘÍBRSKÉHO RUDNÍHO REVÍRU
Počátky těžby v revíru pravděpodobně spadají již do 12. století. Nevěrohodná Hájkova kronika z 16. století datuje vznik města a počátek těžby rokem 1132. Nejstarší listinný doklad související se Stříbrem datovaný rokem 1186 nemá rovněž objektivní hodnotu. V nejstarším období lze předpokládat těžbu stříbrem bohatých svrchních poloh ložiska, které však byly brzy vytěženy. První věrohodná listina z r. 1410 již mluví jen o olověných dolech. Německý název města „Mies“ je odvozen od keltského Misa, kterým byla pojmenována zdejší řeka Mže (něm. Mies).
Přestože město získává statut královského horního města již v r. 1254, nastává rozvoj těžby až v 15. století, což souvisí s rozvojem využití střelných zbraní a zejména s poptávkou po olovu jakožto nezbytné surovině k hutní výrobě stříbra (kap. 4). Olovo vyrobené v místních hutích resp. olověná ruda byly postupně v průběhu 16. století dodávány do stříbrných hutí prakticky ve všech českých stříbrných revírech počínaje Kutnou Horou a konče Jáchymovem. Výrazný rozvoj a optimistické perspektivy stříbrského revíru naznačuje také již zmíněná (kap. 5) ražba dědičné štoly Prokop po r. 1513. Po období úpadku ve 30-leté válce dochází k oživení důlní činnosti na přelomu 17. a 18. stol. zejména na žíle Boží požehnání (mj. jáma Göpelschacht, pozdější Brokárna). V době otevření nové huti v r. 1720 byla nalezena průměrná kovnatost těžené rudy 25–30 % Pb a asi 0,1 % Ag.
6
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU Zlatá éra hornické činnosti ve Stříbře začala otevřením dolů na Dlouhé žíle: Langenzug (nověji Jáma I) v r. 1774 a Frischglück (pozdější Jáma II) v r. 1781, dolu Nový Prokop (1780) a vybudováním úpravny rudy (puchverk, stoupovna) v areálu Koubkova mlýna na levém břehu Mže proti ústí dědičné štoly (1796). Politická situace v období napoleonských válek mimořádně oživila zájem o olovo pro vojenské účely. Rakouské mocnářství ztratilo olověné doly v Korutanech a stříbrský revír se stal hlavním zdrojem olova. V r. 1809 byla veškerá stříbrská těžba odváděna do státní hutě v Jáchymově a do Stříbra bylo „totálně nasazeno“ 500 horníků z jiných revírů. Přes 700 horníků pak zde produkovalo 45 t rudy měsíčně (540 t/rok). V r. 1820 došlo ke zdokonalení systému odvodňování v komplexu dědičné štoly Prokop. (Proražení skalního nátokového kanálu délky přes 200 m z řeky Mže do komory vodního kola o průměru 6 m).Tímto kolem byl poháněn mihadlový systém („soutyčí“) spojený s pístovými čerpadly odvodňujícími polohy až do hloubky 150 m pod úrovní dědičné štoly. To umožnilo prohloubení šachet na úroveň přes 300 m pod povrchem. Vodní energie poháněla i těžní zařízení.
Po polovině 19. století začaly být v revíru zaváděny parní stroje k pohonu těžních zařízení i k drcení rudniny ap. Doly s mírným kolísáním vcelku dobře prosperovaly. V r. 1850 bylo v revíru zaměstnáno přes 500 horníků. V roce 1871 necelých 400 pracovníků díky rozvoji technického vybavení vyrubalo 1350 t rudy. Konkurence olova ze zámoří způsobila kolem r. 1890 přechodnou krizi, ale kolem r. 1900 se opět těžilo s necelými 500 horníky 2500 t rudy/rok. Překvapivá je stagnace těžby v období 1. světové války. Intenzivní těžba se prováděla pod vojenskou správou pouze na dole Vojtěch v Milíkově (revír Všech svatých). V meziválečném období probíhá nesmělé oživování těžby. Značný rozsah měl pouze projekt založení nového dolu LEO (po 2. světové válce Jáma III). Ten byl uveden do provozu v r. 1926. Byl vybudován na nejvyšší soudobé technické úrovni, plně elektrifikován (mj. i pomocí 3 vlastních vodních elektráren). Důl byl vybaven moderní mokrou úpravnou rudy, produkující rudní koncentráty. Celý komplex měl nejlepší technickou úroveň v revíru a dobré předpoklady úspěšného provozu. Byl však podceněn geologický průzkum a výtěžnost byla mnohem nižší než se předpokládalo. Aby mohla fungovat pětinásobně předimenzovaná úpravna s kapacitou 100 t rudniny (rubaniny)/8h, pokusili se majitelé zvýšit přísun suroviny obnovením těžby na jámě Frischglück (pozdější Jáma II) v r. 1927. Celý neúspěšný projekt byl ukončen zastavením těžby v r. 1930, demontáží a prodejem zařízení úpravny a propuštěním 200 zaměstnanců. Tím také na příštích 20 let skončila činnost stříbrského revíru.
Poslední etapa těžby, založená na strategii surovinové nezávislosti státu, byla zahájena v r. 1950. Západočeský rudní průzkum prováděl práce na zpřístupnění dříve těžených dolů na Dlouhé žíle (nově označeny č. I, II, III), systému dědičné štoly Prokop a jámy Brokárna (č. IV) a dále jámy Vojtěch v Milíkově. Na těchto dílech byla k 1. 1. 1957 zahájena těžba, která trvala 10-18 let. Na řadě dalších lokalit byly provedeny zpřístupňovací práce na důlních dílech spojené jen s geologickým průzkumem a k vlastní těžbě nedošlo. Sem patří např. doly v revíru Jirná nebo důl Nový Prokop, kde budeme provádět terénní práce na
7
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU odvalech. V obnoveném revíru po r. 1957 pracovalo 250–300 horníků. V l. 1957 – 1974 bylo vytěženo přes 600 kt rubaniny s maximem 63 kt/rok v r. 1965. (Tento údaj není kompatibilní s dříve uvedenými daty o těžbě rudy. Rubanina neprošla úpravnou a obsahovala větší podíl hlušiny.) Její kovnatost kolísala u olova v rozmezí 1,97–3,73 %, u zinku 0,12–1,47 % a u stříbra 10–40 g/t (0,001-0,004 %). Protože závod Stříbro podniku Rudné doly Příbram neměl vlastní úpravnu, dopravovala se rudnina vlakem nebo auty do úpravny v Příbrami–Březových Horách. V r. 1966 ukončily z hlavních provozů těžbu jámy č. II a č. IV. V r. 1974 zastavila provoz jáma č. III a jako poslední č. I. V r. 1975 probíhaly následné likvidační práce a tím definitivně skončila důlní činnost ve stříbrském rudním revíru. Nedotěžené zásoby rud byly odepsány z bilančních ložisek ČR a dobývací prostor Stříbro byl v r. 1992 zrušen. 7
SOUČASNÝ STAV STŘÍBRSKÉHO REVÍRU Důlní díla jsou v současnosti zlikvidována, povrch rekultivován, odvaly z těžby většinou rozvezeny jako stavební materiál (úprava cest ap.). Podzemní prostory jsou v tzv. mokré konzervaci, jsou odvodňovány štolami s průměrným odtokem jednotlivých štol 0,8– 3,7 l/s. Přístupy do podzemních prostor jsou uzavřeny (poklopy, mříže). Pravidelně se monitoruje klesání terénu (propady ap.) nad vytěženými ložisky stejně jako stav 11 jam, 9 komínů a 26 štol. Správu opuštěných děl a jejich monitoring provádí s. p. DIAMO, Stráž p. Ralskem, odštěpný závod SUL Příbram. Mimořádné postavení má část areálu dědičné štoly Prokop, kterou má v pronájmu Hornicko-historický spolek Stříbro. Tato nezisková organizace zde provedla rekonstrukci, jejímž výsledkem bylo zpřístupnění podzemních prostor v rámci Hornického skanzenu Stříbro v r. 2006. HORNICKÝ SKANZEN STŘÍBRO Hornický skanzen tvoří: 1. Povrchová expozice. Je zde vystaveno především rozměrnější strojní zařízení související s důlní těžbou včetně zařízení dopravních. U skanzenu je postavena replika těžní věže a povrchová železniční trať o délce 350 m. Budovy při vstupu do podzemí, kde je pokladna a prodej suvenýrů, jsou adaptovány z pozůstatků objektu výrobny broků. „Brokárna“ dala svůj název i nedaleké šachtě č. IV (dříve Žentourová jáma /těžní stroj na ní poháněl žentour/ = Göpelschacht). 2. Prohlídková trasa v podzemí v celkové délce okruhu asi 700 m (zhruba mezi popisky „štola Prokop“ a „býv. důl „Brokárna“ v obr. 2 a 3 resp. mezi čísly 1 a 2 v obr. 1). Podzemní okruh zahrnuje část dědičné štoly Prokop při jejím ústí a některé související chodby. Je upraven zcela bezpečně. Návštěvníci jsou vybaveni přilbou pro ochranu hlavy, prochází se 8
8
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU místy úzkými a sníženými chodbami, nutné je teplejší oblečení a neklouzavá obuv, chodníky jsou vlhké. Mimořádnou pozornost zasluhují pozůstatky po systému odvodňování podzemí asi 60 m od ústí štoly. Přívodní kanál z řeky Mže tesaný ve skále zde končí v zachovalé komoře, kde bylo umístěno obří vodní kolo (průměr 6 m), které bylo spojeno s kmitajícím souborem tyčí („mihadlové soutyčí“), umístěným ve strojní chodbě dlouhé 300 m. Tímto agregátem byla poháněna vícestupňová pístová čerpadla, odvádějící vodu ze spodních pater pod úrovní štoly. (Srovnej s kap. 6.) Z komory vodního kola byla voda odváděna odvodním kanálem z podzemí zpět do řeky. Při průchodu chodbami se dostaneme do důlních prostor, kde poznáme principy jednotlivých dobývacích postupů. Narazíme na zbytky rudních žil, kde názorně pochopíme jejich strukturu a prostorové uložení. Můžeme pozorovat polohu žil vzhledem k vrstvám fylitové horniny, které jsou žilami protínány. Uvidíme šachtu Brokárna, nahlédneme do starých středověkých dobývek. V podzemní expozici nalezneme dobývací techniku, sklad trhavin, hasicí a dýchací aparáty a vzorky nerostů. Získáme informace o bezpečnosti práce v podzemí. Od r. 2012 je možno na internetu absolvovat virtuální prohlídku skanzenu. [www.hornickyspolekstribro.cz/strana/hornicky-skanzen] 9
NAUČNÁ STEZKA „HISTORIE HORNICTVÍ NA STŘÍBRSKU“ A DALŠÍ ZDROJE INFORMACÍ TÝKAJÍCÍ SE STŘÍBRSKÉHO RUDNÍHO REVÍRU Hornicko-historický spolek Stříbro vybudoval v r. 2005 naučnou stezku se 7 informačními panely, věnovanou těžbě rud ve stříbrském revíru. Tato stezka byla vybudována jako značený okruh (značení KČT – bílý čtverec se zelenou úhlopříčkou) s východiskem „U Branky“ poblíž silničního mostu na silnici Plzeň – Cheb, necelý kilometr severně od nádraží Stříbro. Okruh je zakreslen v obr. 3 čerchovanou čarou. Postupně byly na okruhu zbudovány další zastávky s tabulemi, kterých je v současnosti 13. V rámci této exkurzní akce není časový prostor pro absolvování celého značeného okruhu. Vzhledem k tomu, že součástí okruhu je i hornický skanzen, projdeme na stezce i několik sousedních zastavení. Účastníci mohou být tak motivováni k pozdější individuální návštěvě naučné stezky. Tu by bylo vhodné spojit s návštěvou mineralogických sbírek stříbrského muzea.
Kromě vyznačeného okruhu bylo v r. 2013 rozmístěno v terénu (mimo popsaný „malý okruh“) dalších 20 informačních tabulí jak na území centrálního revíru, tak v širším okolí Stříbra u obcí Vranov, Svinná, Sytno, Kladruby, Milíkov, Svojšín a Kšice. „Velký okruh“ v celkové délce 50 km není zatím vyznačen souvislým turistickým značením, informační materiály se připravují. Kromě hornické problematiky a jejích souvislostí jsou některá zastavení (2 zastavení i na malém okruhu) věnována zachovalým pevnůstkám („bunkry“) vybudovaným
9
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU v západních Čechách v l. 1936-1938 v rámci obranné linie Plzeňská čára (opevnění zahrnovalo celkem 546 pevnůstek). Jednu informační tabuli u bunkru v bezprostřední blízkosti hornického skanzenu navštívíme, v údolí Úhlavky cestou ke štole Nový Prokop budeme míjet další bunkry. Vojensko-historická tematika bude zajímavým doplňkem exkurze s komplexním přírodovědně-technicko-historickým obsahem.
10 TERÉNNÍ PRÁCE NA ODVALECH ŠTOLY NOVÝ PROKOP 10.1 Štola Nový Prokop Poloha ústí štoly Nový Prokop v údolí Úhlavky je označena na obr. 1 číslem 4, žílu Nový Prokop zde indikují zakreslené propady. Na obr. č. 2 leží ústí štoly uprostřed při jižním okraji mapky. Je zde zakreslena žíla, která byla dobývána přes 500 m dlouhou štolou. Na žíle je vyznačena poloha bývalé větrací šachty a jámy pro čerpání podzemní vody. V nadloží štoly je na povrchu asi 300 m dlouhý pás propadlin. Důl Nový Prokop byl otevřen již v r. 1780, v 1. polovině 20. století až na výjimky těžba neprobíhala. V 50. letech se prováděly práce na zpřístupnění štoly, těžba byla jen průzkumná a důl již obnoven nebyl. Při uzavřeném ústí štoly, nad nímž začíná pásmo propadů, jsou patrné pozůstatky nákladní rampy a provozních budov. V blízkosti je velká prázdná plocha, na níž byla dnes již rozvezená část hlušinové haldy. Nad ní leží haldový materiál ve strmém svahu (připomíná přírodní kamennou suť). Nejvhodnější místa pro hledání vzorků minerálů jsou při okrajích lemujících prázdnou plochu a na spodním okraji svahu, kde je materiál rozhrnutý a kameny mají relativně čerstvý povrch. Lokalita patří k nemnoha místům v revíru, kde lze přes rekultivace po skončení těžby a přes přirozenou zašlost zbylých hald najít poměrně kvalitní vzorky rudních i nerudních minerálů i horniny
10.2 Práce na odvalech Pomůcky: kladivo, ochranné brýle, lupa, nůž, neglazovaný porcelán. Při roztloukání kamenů kryjeme oči brýlemi. Vybíráme ke zkoumání především žilný materiál (ne „hluchou“ horninu), tj. kusy křemene, v nichž se při rozbití může nalézt zrudnění, které nebylo předem vidět. Nůž užijeme např. k odlišení křemene (má tvrdost = 7, nerýpe se) od měkkých nerostů nebo k očištění povrchu zvětralých rudních žilek (k dosažení lesku). Neglazovaný porcelán poslouží k získání vrypu, jehož barvou odlišíme při pochybnostech zejména galenit od sfaleritu. 10.3 Hornina Na odvalech lze nalézt prakticky výlučně zdejší dominantní horninu fylit. Čerstvé vzorky jsou vzhledem k obsahu jemně šupinatých nerostů (slídy aj.) lesklé, podle poměru složek světlé nebo zelenošedé až černošedé. Stavba fylitu je břidličnatá s tenkými vrstvami, časté jsou křemenné žilky (souhlasně uložené s vrstvami) a vzorky fylitu pěkně detailně zvrásněné (zprohýbané). Hornina bývá pokryta jemným hnědým povlakem limonitu.
10
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU 10.4 Nerosty Dále jsou popsány až na výjimky jen nerosty, které lze v současné době na haldě Nový Prokop běžně nalézt, a to v pořadí četnosti výskytu. 10.4.1 Křemen V lokalitě je nejrozšířenější a prakticky jedinou (až na ojedinělé nálezy barytu) nerudní výplní žil. Křemen je různě zbarvený (bílý, šedý, žlutý, hnědý, červený, zřídka čirý bezbarvý). V dutinách vytváří krystalové drúzy s velikostí krystalů do několika milimetrů, ojediněle i kolem centimetru. Pozn.: Křemen i další nerosty v lokalitě mají k r y s t a l i c k o u s t r u k t u r u , což neznamená vždy makroskopicky viditelné krystaly nerostů. Nerosty s krystaly viditelnými pouhým okem označujeme jako k r y s t a l o v a n é . Křemenné žíly mívají na fragmentech více dutinek krystalů, které bývají z obou stran vzorku. Struktura žíly bývá lamelová, jindy je brekciová, tzn. že ostrohranné úlomky horniny jsou zatmeleny do křemenné výplně. Pokud obsahuje žíla rudní nerosty (sfalerit či galenit), je obvykle křemen nejstarší vrstvou (nasedá přímo na horninu). Sfalerit či galenit pak bývá prostřídán dalšími vrstvami (mladší generace) křemene. Tato vrstevnatá struktura žíly je častěji symetrická. Galenit se vylučuje většinou až v závěru. 10.4.2 Sfalerit Na odvalech z žíly Nový Prokop je nejčastějším rudním nerostem, v nejstarším období těžby byl součástí hlušiny. Při povrchním pohledu bývají tmavé odrůdy sfaleritu s lesklým čerstvým povrchem někdy zaměňovány s galenitem. (Sfalerit byl nazýván klamavec /řecky sphaleros znamená klamavý/). Sfalerit může být bezbarvý, zbarvení tvoří příměsi železa a jiných kovů. Podle nich je pak nerost žlutý až černý. Na lokalitě je sfalerit výhradně tmavých odstínů - tmavohnědý až černý. Spolehlivé odlišení od galenitu poskytne vryp: po neglazovaném porcelánu přejedeme úlomkem či hranou vzorku. Sfalerit není nerost barevný, ale z b a r v e n ý a „napíše“ barevnou čáru, která po rozetření prstem je v této lokalitě zbarvena žlutě až světle hnědě. Naproti tomu galenit poskytne vryp černý. Na lokalitě lze najít krystalovaný sfalerit v dutinkách jen zřídka, obvyklé jsou masivní vrstvy tloušťky až několik cm, lemované křemenem. Často je zde sfalerit jemně vtroušen do vrstvy křemene. Vyskytují se symetrické žíly s více generacemi (vrstvami) sfaleritu. 10.4.3 Galenit Jeho nálezy jsou řidší než u sfaleritu. Krystalované vzorky na odvalu s vysokou pravděpodobností nelze nalézt. Galenit má formu žilek či čoček, občas se najde žíla i tloušťky několika cm. Žíla může obsahovat současně vrstvu galenitu i sfaleritu v různém pořadí
11
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU vylučování. Galenit je tmavošedý, na povrchu obvykle zvětralý, matný. (Čerstvý povrch je stříbrolesklý.) Nápadná je velká hmotnost vzorků s obsahem galenitu, který má hustotu = 7,5. (Sfalerit má h ≅ 4, hustota křemene = 2,65)! Někdy se přeražením nenápadného zvětralého velmi těžkého vzorku získá krásně lesklá žilka galenitu v křemenné žilovině (žilka přímo v hornině je výjimkou). Bezpečné odlišení galenitu od sfaleritu bylo zmíněno v kap. 10.4.2. 10.4.4 Další nerosty Z primárních rudních nerostů se setkáme poměrně často s žilkou pyritu (FeS2), někdy i vykrystalovaného v malých krystalcích. Nejčastějším sekundárním nerostem je limonit ve formě hnědých povlaků na křemenných žilách či na hornině. Je produktem zvětrávání pyritu, jeho zdrojem může být i železo obsažené ve sfaleritu. Další sekundární nerosty jako cerusit (PbCO3), v dolech místy hojný ve formě krásných krystalů, se zde nevyskytují nebo jsou zcela ojedinělé (zelený povlak pyromorfitu Pb5[Cl(PO4)3] s bělavým vrypem). Z nerudních žilných nerostů, které se vyskytovaly ve stříbrském revíru, se zde prakticky neobjevuje kalcit (CaCO3), ojedinělý je baryt (BaSO4, „těživec“, h ≅ 4,5; bílý vryp), vylučovaný až v poslední fázi tvorby žil, kdy nasedá na křemen a tvoří krystalické agregáty bílé či medově žluté, případně v dutinkách lesklé sloupečkové či destičkové krystalky).
11
ZÁVĚR V současné době se v ČR těžba rud neprovádí a metalurgický průmysl je odkázán na dovoz surovin. Útlum těžby z důvodu nízké rentability započal již v 70. letech 20. století a byl dokončen v 90. letech. (Výjimkou je 1 provozovaný důl na uranovou rudu, která je klasifikována jako energetická surovina. Perspektiva této těžby je však nejistá.) Význam výroby kovů a těžby rud však v globálním měřítku neklesá, ale naopak roste. Tato problematika tedy zůstává nedílnou součástí vzdělávání v přírodovědných i technických oborech. Přestože od ukončení činnosti stříbrského rudního revíru uplynulo již 40 let, poskytuje areál řadu příležitostí ke studiu nejen specifických podmínek těžby v minulosti, ale také obecných a trvalých principů, které se těžby a využití rud týkají. Zvláště efektivní vzdělávací postupy představují aktivní metody poznávání jako exkurze, zejména pak terénní práce spojené se získáváním vzorků minerálů. Ty mohou posloužit jako materiál sbírkový i jako vzorky pro laboratorní výuku mineralogie, chemie aj. Tyto aktivity jsou stále existující možností využití dnes už omezených zbytků po těžbě. Kromě aktivního seznámení s důležitými nerosty Stříbrska by mělo absolvování této exkurze poskytnout názornou představu o složité cestě od vyhledávání ložisek rud k finálnímu kovovému produktu. Účastníci si také uvědomí negativní dopady těžby na prostředí, která je u hlubinné těžby zdánlivě méně výrazná. Důlní terén je sice rekultivován,
12
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU zbylé odpady z těžby (hlušinové haldy) buď rozvezené pro stavební účely nebo zarostlé vegetací, zůstávají však problémy s poddolovanými terény, které vyžadují trvalý monitoring. LITERATURA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.
Bernard J. H. a kol.: Mineralogie Československa. Academia, Praha 1981. Bernard J. H., Rost R. a kol.: Encyklopedický přehled minerálů. Academia, Praha 1992. Cvrk M.: Naučná stezka Historie hornictví na Stříbrsku. Město Stříbro, Stříbro 2005. http://geologie.vsb.cz/loziska/loziska/index.html, staženo 2. 10. 2013. http://setkani-hmo-stribro-webnode.cz/stribro-kralovske-horni-mesto/, staženo 24. 6. 2013. http://tachovsky.denik.cz/zpravy_region/hornici-kompletuji-trasu-naucnestezky-20130, staženo 30.9. 2013. http://www.diamo.cz/diamo-statni-podnik-straz-pod-ralskem, staženo 25. 9. 2013. http://www.hornickyspolekstribro.cz/strana/stribrsko-zaverecna-zprava/. staženo 24. 6. 2013. http://www.hornictvi.info/histhor/lokality/stribro/STRIBRO.htm, staženo 24. 6. 2013. http://www.mapy.cz/print, staženo 23. 9. 2013. http://www.plzenskykraj.kct.cz/nastezky/nsstribro.htm, staženo 23. 9. 2013. http://www.stribro.cz/clanky/images/17/mapa.jpg, staženo 24. 6. 2013. Neuberger K.: Stříbrský rudní revír. Hornicko-historický spolek Stříbro, Stříbro 2008. Neuberger K.: Stříbrský rudní revír 1183–1975. Hornicko-historický spolek Stříbro, Stříbro 2010. Neuberger K.: Z letopisů dobývání olověných rud u královského horního města Stříbro. Hornicko-historický spolek Stříbro, Stříbro 2012. Němec F.: Klíč k určování nerostů. SPN, Praha 1967. Rösler H. J.: Lehrbuch der Mineralogie. DVG, Leipzig 1979. Slavík F., Novák J., Kokta J.: Mineralogie. Academia, Praha 1974. Votoček E.: Chemie anorganická I, II. ČCHSV, Praha 1944.
13
VÝSKYT A TĚŽBA RUDNÍCH MINERÁLŮ NA STŘÍBRSKU
1 2
Mže revír
Úhlavka
4
(Leo, Unterlangenzug)
(Dlouhá žíla, Oberlangenzug) (Nové štěstí, Frishglűck)
Obr. 1 Schematická mapka stříbrského rudního revíru (upraveno podle1) 1 – Dědičná štola Prokop (Prokopi Tiefe Erbstollen), 2 – Jáma IV (Göpelschacht, Brokárna), 3 – Žíla Bohaté požehnání (Reichensegen Gottes), 4 – Štola Nový Prokop (Neu Prokopi)
14
Obr. 2
Hlavní rudní žíly a důlní díla v okolí Stříbra (výřez)12
15
Obr. 3
Naučná stezka Historie hornictví na Stříbrsku, Hornický skanzen a prohlídková štola Prokop10
16
