Geologia cegieł

Wspólna cegła jest jednym z naszych największych wynalazków, sztucznym kamieniem. Wytwarzanie cegieł przekształca mało wytrzymałe błoto w mocne materiały, które mogą przetrwać wieki, jeśli są odpowiednio pielęgnowane.

Głównym składnikiem cegieł jest glina, grupa minerały powierzchniowe które powstają z wietrzenia skał magmowych. Sama glina nie jest bezużyteczna - wytwarzanie cegieł zwykłej gliny i suszenie ich na słońcu czyni z solidnego budynku „kamień”. Posypanie piasku mieszanką pomaga zapobiegać pękaniu tych cegieł.

Różnorodna glina niewiele różni się od miękkiej łupek ilasty.

Wiele najstarszych budynków na wczesnym Bliskim Wschodzie wykonano z suszonych na słońcu cegieł. Trwały one zasadniczo około pokolenia, zanim cegły uległy zniszczeniu w wyniku zaniedbania, trzęsień ziemi lub pogody. Ze starymi budynkami wtopionymi w stosy gliny starożytne miasta były okresowo niwelowane, a na ich szczycie budowano nowe miasta. Na przestrzeni wieków kopce te, zwane tellami, urosły do ​​znacznych rozmiarów.

Wytwarzanie suszonych na słońcu cegieł z odrobiną słomy lub łajna pomaga związać glinę i daje równie starożytny produkt o nazwie Adobe.

Starożytni Persowie i Asyryjczycy wytwarzali mocniejsze cegły, prażąc je w piecach. Proces ten trwa kilka dni, podnosząc temperaturę powyżej 1000 ° C na około dzień, a następnie stopniowo schładzając. (Jest to o wiele cieplejsze niż łagodne prażenie lub kalcynowanie stosowane do przygotowania najlepszego sosu boiska do baseballu.) Rzymianie zaawansowali technologię, tak jak robili to z betonem i metalurgią, i rozrzucali wypaloną cegłę do każdej części swojego imperium.

Od tego czasu wytwarzanie cegieł jest zasadniczo takie samo. Do XIX wieku każda miejscowość ze złożem gliny budowała własną cegielnię, ponieważ transport był tak drogi. Wraz z rozwojem chemii i rewolucją przemysłową dołączyły cegły stal, szkło i beton jako wyrafinowane materiały budowlane. Dzisiaj cegła jest produkowana w wielu formułach i kolorach do różnych wymagających zastosowań strukturalnych i kosmetycznych.

W okresie wypalania cegła ceglana staje się skałą metamorficzną. Minerały ilaste rozpadają się, uwalniają chemicznie związaną wodę i zmieniają się w mieszaninę dwóch minerałów, kwarcu i mulitu. W tym czasie kwarc bardzo mało krystalizuje, pozostając w stanie szklistym.

Kluczowym minerałem jest mulit (3AlO₃· 2SiO₂), mieszany związek krzemionki i tlenku glinu, który jest dość rzadki z natury. Nazwa pochodzi od występowania na wyspie Mull w Szkocji. Mullit jest nie tylko twardy i twardy, ale także rośnie w długie, cienkie kryształy, które działają jak słoma w adobe, wiążąc mieszankę w blokujący uchwyt.

Żelazo jest mniejszym składnikiem, który utlenia się w hematyt, odpowiadając za czerwony kolor większości cegieł. Inne pierwiastki, w tym sód, wapń i potas, ułatwiają stopienie krzemionki - to znaczy działają jako topnik. Wszystkie są naturalnymi częściami wielu złóż gliny.

Ziemia jest pełna niespodzianek - weź pod uwagę naturalne reaktory jądrowe który kiedyś istniał w Afryce - ale czy mógł naturalnie wytwarzać prawdziwą cegłę? Istnieją dwa rodzaje kontaktu metamorfizm do rozważenia.

Po pierwsze, co jeśli bardzo gorąca magma lub wybuchająca lawa pochłonie ciało wysuszonej gliny w sposób, który pozwala na ucieczkę wilgoci? Podałbym trzy przyczyny, które to wykluczają:

• 1. Lavas rzadko są tak gorące jak 1100 ° C.
• 2. Lavas szybko się ochłodzi, gdy pochłoną skały powierzchniowe.
• 3. Naturalne gliny i zakopane łupki są mokre, co czerpałoby jeszcze więcej ciepła z lawy.

Jedyną skałą magmową z wystarczającą ilością energii, aby mieć nawet szansę na wypalenie odpowiedniej cegły, byłaby supergwiazda lawy znana jako komatiite, która prawdopodobnie osiągnęła 1600 ° C. Ale wnętrze Ziemi nie osiągnęło tej temperatury od wczesnej epoki proterozoicznej ponad 2 miliardy lat temu. W tym czasie w powietrzu nie było tlenu, co czyni chemię jeszcze bardziej nieprawdopodobną.

Na wyspie Mull mullit pojawia się w mułach wypalonych w lawie. (Znaleziono również w pseudotachylity, gdzie tarcie o wady rozgrzewa suchą skałę do topnienia.) Są to prawdopodobnie dalekie od prawdziwej cegły, ale powinieneś się tam udać, aby się upewnić.

Po drugie, co jeśli prawdziwy ogień mógłby upiec odpowiedni rodzaj łupków piaskowych? W rzeczywistości dzieje się tak w kraju węglowym. Pożary lasów mogą rozpocząć palenie się pokładów węgla, a po uruchomieniu pożary pokładów węgla mogą trwać przez wieki. Rzeczywiście, łupki pokrywające łupki węgla mogą zmienić się w czerwoną skałę klinkierową, która jest wystarczająco blisko prawdziwej cegły.

Niestety, zdarzenie to stało się powszechne, ponieważ w kopalniach węgla i hałdach wybuchają pożary spowodowane przez człowieka. Znaczna część globalnej emisji gazów cieplarnianych powstaje w wyniku pożarów węgla. Dzisiaj prześcigamy naturę w tym trudnym geochemicznym wyczynie.