1. téma
Ásványok, kőzetek és az ember kapcsolata a pleisztocéntől napjainkig

Emberősünk megjelenése a földtörténet utolsó időszakára, a negyedidőszakra tehető. A negyedidőszak a földtörténet legutolsó s egyben legrövidebb időszaka, kb. két és fél millió évvel ezelőtt kezdődött. Két szakaszra osztjuk: pleisztocénre ("közel a jelenhez") és holocénre ("jelenkor").
A pleisztocént környezetre leginkább az volt jellemző, hogy nagyarányú klímaingadozások váltották egymást: több tízezer éven át tartó jelentős lehűléseket, jégkorszakokat (glaciális időszakok), enyhébb, jégmentes időszakok (interglacálisok) szakítottak meg. Az állatvilág a növényzettel együtt vándorolt, hol délre tolódtak, hol pedig újból visszatérhettek az északabbi tájakra. A pleisztocént főként az emlősök jellemezték: gyapjas orrszarvúak, gyapjas mamut, óriásszarvas, kardfogú tigris, barlangi medve élt Európa szerte azokon a területeken ahol emberősünk megjelent.
 

Az ember megjelenése: a Homo erectus 1,6 millió éve, a mai ember pedig kb. 30 000 évvel ezelőtt jelent meg. A pleisztocénben a legjelentősebb változások az emberi evolúcióban történtek, amelyek a mai modern ember kialakulásához vezettek. Az korszak elején megjelent a homo erectus („felegyenesedett ember”), amely már nagyobb aggyal rendelkezik, használja a tüzet és alaposabban kidolgozott szerszámokat készít, mint elődje, a homo habilis („ügyes ember”). Ezek eredményeképp elterjedt Afrikán kívül Dél-Ázsiában és Európában.
Szintén a pleisztocénben élt a neandervölgyi ember, amely mintegy 200 000 éve jelent meg és 28 000 éve halt ki. A neandervölgyi ember után nem sokkal, kb. 100-150 000 évvel ezelőtt alakult ki a mai modern ember (homo sapiens), de nem a neandervölgyi ember, hanem a homo erectus afrikai változatának leszármazottjaként. A homo sapiens a pleisztocén során teljesen kifejlődött és az időszak végére pedig (az Antarktisz kivételével) minden kontinensre eljutott.

A paleolitikum (magyarul: régi kőkorszak, őskőkor vagy pattintottkő-korszak) a régészek adta elnevezés, amely földtörténeti szempontból a pliocén végével és a pleisztocénnel esik egybe. A paleolitikum kb. 2,4 millió évvel ezelőtt (± 0,3 millió év) kezdődött és kb. 11 500 éve ért véget. Erre az időszakra esik az első kőzetfelhasználás – ásvány alkalmazás ideje is történelmünkben, illetve az első kőzet- érc-ásványlelőhelyek felkutatása, azaz az a bányászat első megjelenése is.
Mióta az ember megjelent a Földön, nemcsak állandó kapcsolatban volt az ásványokkal és kőzetekkel, hanem minden bizonnyal a kezdetektől fel is használta azokat a legkülönbözőbb célokra. Az ércek, kövek, ásványok, és azok lelőhelyei, bányái természetesen elsőként az emberősünk, illetve az ősi népek élőhelyének környezetéből kerültek elő. Ezek voltak a könnyen elérhető kőzetlelőhelyek, ahonnan az eszközhasználat anyagait az ember elő tudta teremteni, amire az ősi bányászat-kohászat „mesterségének” első telepeit a Kárpát-medencében a kőkorszaktól a „fémkoron” át (réz, bronz, vaskorszak Kr.e 4. évezredtől) napjainkig művelni tudta. Különlegesen jó természeti ismerettel – megfigyeléssel rendelkező emberősünk felszíni lyukakban, kőzetkibukkanásokban találta meg azokat a kőzeteket, amit később az ember egyre kifinomultabb technikákkal nyeri ki és használja a földkéreg kincseit. Az emberiség korai történetében tehát két nagy korszakot jeleznek kövekkel a csiszolatlan kőkort vagy paleolitikumot, illetve a csiszolt kőkort vagy neolitikumot. De folytathatnánk a sort az acél vagy az alumínium korával, illetve napjainkban az atomkorral. Bizony, mind-mind a földkéregben képződött ásványokon alapul.
Csak a Kárpát-medencében mintegy 110 kőkorszakbeli ősember telephelyet, barlangot, egyéb nyomot: kőszerszám – lelőhely, csontmaradvány stb. találtak meg. Ezek legősibb bizonyítéka volt a lábnyomával is világhírű, mintegy 350 000 évvel ezelőtt élt „vértesszőlősi ősember”, akit „homo erectusnak” („felegyenesedett embernek”) neveztek. Ő és társai kőszerszámait nagyrészt a Vértes hegység ÉNY-i oldalán folyó Által-ér kvarckavicsaiból „pattintotta”, a későbbi ősemberek pedig ezen felül obszidiánból, palából, jáspisból, kalcedonból, kovakőből, tűzkőből nyerte, a szerint, hogy melyiket találta a közelben.
A kőkorszak vége felé, a neolitikumban, a földművelés – állattenyésztés fejlődésével és kialakulásával a kőeszköz igény már annyira megnőtt, hogy megindult a felszíni kőbányászat, majd a kőkereskedelem (pl. Tokaj-Zemplén hegységből az obszidián).

Az emberiség őskorában leginkább az alábbi tevékenységekre használtak ásványokat és kőzeteket:
• eszközkészítés,
• festékkészítés,
• építkezés,
• díszítés,
• gyógyítás és
• mágia.

Az érdi ősember pattintott kőeszközei - Gáboriné Csánk Vera rajza
(Az érdi középső paleolitikus telep - Budapest régiségei, 22. Bp., 1971) A vértesszőlősi lelőhely mellett az érdi telep volt az, ahol a paleolitikum emberének tűzhelynyomai is előkerültek.

Ez a nyersen felhasznált vagy alig megmunkált ásványok kora. Az ókor folyamán robbanásszerűen megnőttek az ásványokkal kapcsolatos ismereteink. Amellett, hogy a fentebbi felhasználások tovább éltek, megindult a megfelelő, (magas fémtartalmú) ásványokból a fémek kinyerése. Mindemellett, illetve ezt megelőzően a természetes állapotban talált termésfémeket munkálták meg. Elsők között minden bizonnyal a rezet és az aranyat. A nyersanyagként felhasznált ásványok korát onnan számolhatjuk, amikor az ásványokat különböző módszerekkel – a megfelelő cél elérése érdekében – kémiailag és/vagy szerkezetileg átalakították, vagyis felfedezték az ércek kohósításának titkait.

A vegyületeikből olvasztással és kovácsolással előállított fémtárgyak roppant módon megkönnyítették az emberek mindennapi életét.

Ehhez hasonlóan nagy jelentőségű volt az agyagkőzetek égetésével nyert tégla, cserép és kerámia megismerése. Ez az építkezést, illetve mindennapos használati tárgyainkat forradalmasította.
A kvarcból és alkálifém-vegyületekből olvasztással nyert üveg, a hasonló módon készített üvegmáz, sokkal később a porcelán kaolinból történő előállítása mind-mind nagy előrelépést jelentett az ember számára.
Az ember mindig szerette a szépet és a maradandót, ezért nagyon megbecsülte a színes, nagy keménységű köveket, melyek szépségét csiszolással tovább fokozta. Felfedezte a csillogó, színes ásványokat, amiket megmunkálva először természetfölötti erővel ruházott fel (talizmánok, pl. vadászatnál a siker segítői) később a maga és lakhelye díszítésére, vagy a nagyra becsült embertársai (vezér, sámán, törzsfőnök, illetve asszonyaik) díszítésére használt.
A drágakövek, féldrágakövek (drágakő = drága, igen ritka, értékes, szép) a történelmünk korai idejében megjelennek, idősebb Plinius híres Természetrajzában közel kétezer esztendeje, már több mint 150 ásványt és kőzetet említ, és részletesen tudósít sokirányú felhasználásukról. Kiemelten foglalkozik az ásványoknak a művészetekben történő felhasználásáról, hiszen a görögök és a rómaiak sokféle díszítőkövet használtak művészeti és építési célokra.

A drágakövek olyan természetes keletkezésű ásványok, melyek szépségük, ritkaságuk és megfelelő keménységük (időtállóságuk) alapján megnyerték az emberiség tetszését és megkülönböztető értékítéletét. Bizonyos ásványokat színükért, másokat fényükért (pl. a gyémántot csodálatos csillogásáért) vagy a rajtuk észlelhető fényjelenségekért (pl. a zafírt aszterizmusáért=csillaghatásáért), esetleg szabályosan elhelyezkedő zárványaiért (pl. tigrisszem) kedvelünk jobban mind a többieket. A drágakövek keletkezéséhez az alkotóelemeken kívül speciális külső körülmények (hőmérséklet, nyomás, megfelelő összetételű oldat stb.) szükségesek. A drágakövek tehát nem találhatók bárhol és tetszőleges mennyiségben, felkutatásuk, kitermelésük és feldolgozásuk rengeteg időt, pénzt és emberi munkát igényel.

A középkor sajnos nem sokat lendített az ásványokkal kapcsolatos elméleti és gyakorlati tudásunkon. Gyakorlatilag több mint ezer évig nem gazdagodott jelentősen az ásványokkal és felhasználásukkal kapcsolatos ismeretünk. Ugyanúgy bányászkodtunk, ugyanazokat a fémeket ismertük, szinte ugyanazokat a megmunkálási technikákat használtuk. A nagy áttörést – miként másban is – a reneszánsz kora hozta el az emberiség számára. A Szász-érchegység szülötte, Georgius Agricola örökbecsű, nagy művei nyitották ki az ókor óta újra – szemünket a fölkéreg kincseire.
A reneszánsszal ugrásszerűen megnőttek ismereteink az ásványok bányászatával, kohászatával és sokirányú felhasználásával kapcsolatosan. Ebben egyre nagyobb segítséget nyújtott a kialakulófélben lévő kémia, melyet abban az időben – igaz más és más céllal – alkimisták, kohászok és orvosok egyaránt űztek.
Az ásványok felhasználása a 17-19. században, az ipari forradalomnak köszönhetően, újabb látványos szakaszt hozott. Létrejöttek a nagyüzemek, melyek igen nagy mennyiségű ásványi nyersanyagot igényeltek. Ennek a nagy tempónak meg kellett feleljen a bányászat és a kohászat is. Az első nagyüzemek éppen a kohászathoz és fémiparhoz (gépiparhoz) kapcsolódtak. Ezek megalkotásához, vagy más szóval a technika fejlődéséhez a fizika és a kémia robbanásszerű fejlődése nyújtotta az alapot. És valóban, a 18-19. század a nagy természettudományi felfedezések kora. És ebben világviszonylatban is nagy szerep jutott Magyarországnak. Mind bányászati-kohászati, mind a fémek feldolgozási technikájának úttörő fejlesztésében nagy szerepe volt a magyar és osztrák tudósoknak (az akkori Osztrák-Magyar Monarchiában). Legendás központja volt ennek a felvidéki Selmecbánya.
Ennek fényében egyáltalán nem véletlen, hogy a világ legelső bányászati-kohászati felsőoktatási intézményét éppen itt alapították, 1735-ben.
A 19. században is megismertek egy fémet, ami már a 20. században forradalmi változásokat hozott az iparban, illetve mindennapi életünkben. Ekkor állították elő ugyanis az alumíniumot máig legfontosabb ércéből, a bauxitból. Ezzel párhuzamosan más könnyűfémeknek (pl. magnézium és berillium) is nagy keletje lett a repüléstechnikában, később pedig az űrtechnikában. A 20. század elején, lényegében a radioaktivitás felfedezése adta meg a jelet az atomkornak, melynél az ásványvilág eddig egyedülálló módon – energiaforrásként szerepel.

Alapfogalmak

Az eddigiekben bemutatott földrajzi – földtani – kultúrtörténeti tények együttesen bizonyítják, hogy az ásványok és a kőzetek az emberiség történetének minden periódusában nagy szerepet játszottak, és bizonyosak lehetünk benne, hogy legalább ilyen nagy fontosságúak lesznek a továbbiakban is, a kurzus célja ebbe a különlegesen szép, esztétikus világba való betekintés.
A kurzus elején a témához kapcsolódó legfontosabb geológiai fogalmakat tisztáznunk kell.

Az érceket és nemérceket együttesen ásványi nyersanyagoknak nevezzük. Az ásványi nyersanyagok illetve az ásványok és a kőzetek az emberiség történetének minden periódusában nagy szerepet játszottak, és bizonyosak lehetünk benne, hogy legalább ilyen nagy fontosságúak lesznek a továbbiakban is.

Mi az ásvány?

Minden, ami a földben van (jelentése kiásni a földből)
Őskor: eszköznyersanyagok, színes kövek
Ókori görögök: fémek, földek, drágakövek (Theophrastus).
Ókori rómaiak: nemesfémek, ötvözetek, fémek, földek (puha kövek),
Építőkövek (kemény kövek), drágakövek (idősebb Plinius).
A bolygók és holdak szilárd kérge, illetve a meteoritok anyaga mindenütt alapvetően ásványokból áll.
Az ásványok tehát természetes úton képződött (képződő), határozott kémiai összetétellel és rendezett szerkezettel rendelkező szilárd vegyületek, sokkal ritkábban elemek. Tekintettel azonban arra, hogy ezek a vegyületek (és elemek), mivel nem laboratóriumi tisztaságú viszonyok között jönnek létre, az ideálistól (az ideális kémiai összetételtől és az ideális kristályszerkezettől) többé-kevésbé szinte mindig eltérnek. Épp az ideálistól való eltérések eredményezik roppant sokféleségüket. Ha egy-egy fizikai, morfológiai vagy kémiai sajátság látványosan eltér az ideálistól, azt sokszor külön névvel illetjük. Ezek lesznek az ásványok változatai.

A földkéreg egyik leggyakoribb ásványa, a kvarc (kémiai képlete SiO2; kristályrendszere trigonális) például ideálisan színtelen, de kristályszerkezeti torzulások vagy nyomelemek jelenléte által sokszor színesen jelenik meg. A lila színű kvarc neve például ametiszt, a sárgáé citrin, a füstszínűé füstkvarc, sőt ebben az esetben még a színtelennek is van változatneve: ez a hegyikristály. A kvarc koncentrikusan sávos, mikrokristályos változata az achát, míg rostos, sárgásbarna változatának neve tigrisszem. A legelterjedtebb karbonátásvány, a kalcit például a karbonátion mellett ideális esetben csak kalciumot tartalmaz (kémiai képlete CaCO3; kristályrendszere trigonális), de a természetben a kalciumot sokszor helyettesíti több-kevesebb mangán. A mangántartalmú kalcit változatneve épp emiatt sokáig manganokalcit volt.

Ez itt mind kvarc. A szín ne tévesszen meg senkit, az ugyanis csak kristályhibákból és szennyező anyagoktól van. A hegyikristály tulajdonképpen trigonális α-kvarc (SiO2), vagyis csak kvarc. Azért kedvelik, mert rendkívül tiszta és átlátszó, belső elszíneződése minimális. Ettől függetlenül ugyanolyan kvarc, mint amit a folyók, patakok partjain szedhetünk zsákszám, vagy amit például a betonba öntünk. A rózsakvarc ugyanez az eset, trigonális α-kvarc egy kis szennyező mangánnal, ami ibolyás-, pirosas-rózsaszín színt kölcsönöz az ásványnak. A füstkvarc feketés csillogású míg az ametiszt lila. A rengeteg kvarc-módosulat mind ugyanazon kémiai összetétel eltérő színű, esetenként kristályrendszerű ásványa.
Az ásványok speciális változatai a drágakövek. Ezeket a ritkaságuk, szépségük, ebből adódóan a drágaságuk emeli ebbe a kategóriába. Nem tartoznak az ásványok közé a tisztán biológiai úton létrejött anyagok. Jó példa ezekre a csigák vagy kagylók háza. Nem ásványok egyes növények gyantái, még akkor sem, ha az idők során megkeményednek (gyanták = borostyánok).

Jelenleg hozzávetőleg 4200 ásványt (ásványfajt) mutattak ki, és évente 50-60 újabbat találnak a kutatók. A Földön kívüli ásványok ismerete még gyerekcipőben jár, leginkább a Hold ásványairól rendelkezünk adatokkal. Ezek alapján száz körüli a Földön kívül meghatározott ásványok száma.
Az ásványok sokfélesége emberemlékezet óta az ásványok csoportosítására sarkallta az embert. Csoportosították őket a színük (például zöld kövek, sárga kövek, kék kövek), vagy a felhasználhatóságuk (pl. festékföldek, gyógyító kövek, fémek) szerint. Az ásványok tudományos” csoportosításával már az ókor gondolkodói foglalkoztak, ennek során leginkább fémek, földek, kövek, drágakövek, ősmaradványok (fosszíliák) csoportosítást alkalmaztak. Ebbe az ásványdefinícióba” tehát még beletartoztak a mai értelemben vett kőzetek és ősmaradványok is.
A valóban tudományos ásványtan a 20. század eleje óta kémiai és kristályszerkezeti alapon rendszerezi az ásványokat. Ennek alapján a következő tíz ásványosztályt különböztetjük meg: (termés)elemek, szulfidok, oxidok és hidroxidok, halogenidek, karbonátok és nitrátok, borátok, szulfátok, foszfátok és arzenátok, szilikátok, végül szerves ásványok.

Mi a kőzet?
A kőzetek döntő része két vagy több ásvány kémiai értelemben vett keveréke. A kőzet a Föld szilárd kérgének ásványokból álló építőanyagai. A kőzetek elnevezésének alapja eszerint az ásványos összetétel, illetve az ebből következő kémiai összetétel meghatározása. A kőzeteket azonban emellett a kőzetalkotó ásványi összetétele (vagyis szövete) alapján is osztályozzák. Illetve keletkezésük szerint a következő ábra alapján: