Ķieģeļu ģeoloģija
Ķieģeļi un java ir divi ļoti dažādi mākslīgā akmens veidi.
Piezīme Vasquez / Getty Images
Parastais ķieģelis ir viens no mūsu lielākajiem izgudrojumiem, mākslīgais akmens. Ķieģeļu izgatavošana pārveido zemas stiprības dubļus izturīgos materiālos, kas, pareizi kopjot, var izturēt gadsimtiem ilgi.
Māla ķieģeļi
Galvenā ķieģeļu sastāvdaļa ir māls, grupa virsmas minerāli kas rodas magmatisko iežu laikapstākļos. Pats par sevi māls nav bezjēdzīgs — veidojot ķieģeļus no vienkārša māla un žāvējot tos saulē, tiek izveidots izturīgs 'akmens'. Ja maisījumā ir nedaudz smilšu, šie ķieģeļi neplaisā.
Saulē kaltēts māls maz atšķiras no mīkstajiem slāneklis .
Daudzas no senākajām ēkām agrīnajos Tuvajos Austrumos tika būvētas no saulē kaltētiem ķieģeļiem. Tie parasti ilga apmēram vienu paaudzi, pirms ķieģeļi nolietojās nolaidības, zemestrīču vai laika apstākļu dēļ. Ar vecām ēkām, kas izkausētas māla kaudzēs, senās pilsētas periodiski nolīdzināja un uzcēla jaunas pilsētas. Gadsimtu gaitā šie pilskalni, saukti par telliem, pieauga līdz ievērojamam izmēram.
Saulē kaltētu ķieģeļu izgatavošana ar nedaudz salmiem vai mēsliem palīdz saistīt mālu un iegūst tikpat senu produktu, ko sauc par adobe.
Apdedzināti ķieģeļi
Senie persieši un asīrieši izgatavoja stiprākus ķieģeļus, tos apgrauzdējot krāsnīs. Process ilgst vairākas dienas, aptuveni vienu dienu paaugstinot temperatūru virs 1000 °C, pēc tam pakāpeniski atdzesējot. (Tas ir daudz karstāks nekā maiga grauzdēšana vai kalcinēšana, ko izmanto, lai pagatavotu mērcibeisbola laukumi.) Romieši attīstīja tehnoloģiju, tāpat kā betonu un metalurģiju, un izplatīja apdedzinātos ķieģeļus visās savas impērijas daļās.
Kopš tā laika ķieģeļu izgatavošana būtībā ir bijusi tāda pati. Līdz 19. gadsimtam katra vieta, kur atradās māla atradne, uzcēla savu ķieģeļu mūri, jo transports bija tik dārgs. Līdz ar ķīmijas pieaugumu un rūpniecisko revolūciju pievienojās ķieģeļi tērauda ,stiklsunbetonskā izsmalcināti būvmateriāli. Mūsdienās ķieģeļus ražo daudzos veidos un krāsās dažādiem sarežģītiem strukturāliem un kosmētiskiem lietojumiem.
Ķieģeļu apdedzināšanas ķīmija
Apdedzināšanas laikā ķieģeļu māls kļūst par metamorfisku iezi. Mālu minerāli sadalās, atbrīvo ķīmiski saistītu ūdeni un pārvēršas divu minerālu, kvarca un mulīta, maisījumā. Kvarcs šajā laikā ļoti maz kristalizējas, paliekot stiklveida stāvoklī.
Galvenais minerāls ir mullīts (3AlO3 · 2SiOdivi), silīcija dioksīda un alumīnija oksīda maisījums, kas dabā ir diezgan reti sastopams. Tas ir nosaukts par tās sastopamību Mullas salā Skotijā. Mullīts ir ne tikai ciets un stingrs, bet arī aug garos, plānos kristālos, kas darbojas kā stiebru salmiņš, savienojot maisījumu bloķējošā satvērienā.
Dzelzs ir mazāka sastāvdaļa, kas oksidējas hematītā, veidojot vairuma ķieģeļu sarkano krāsu. Citi elementi, tostarp nātrijs, kalcijs un kālijs, palīdz silīcija dioksīdam vieglāk izkausēt, tas ir, tie darbojas kā plūsma. Tās visas ir daudzu māla atradņu dabiskās daļas.
Vai ir dabīgais ķieģelis?
Zeme ir pilna ar pārsteigumiem — ņemiet vērā dabiskie kodolreaktori kas kādreiz pastāvēja Āfrikā, bet vai tas dabiski varēja ražot īstus ķieģeļus? Ir divu veidu kontakti metamorfisms apsvērt.
Pirmkārt, ko darīt, ja ļoti karsta magma vai izvirdusies lava aprij izžuvušu mālu tādā veidā, kas ļauj mitrumam izplūst? Es minēšu trīs iemeslus, kas to izslēdz:
- 1. Lavas reti ir tik karstas kā 1100 °C.
- 2. Lavas ātri atdziest, kad tās aprīs virsmas akmeņus.
- 3. Dabīgie māli un apraktie slānekļi ir slapji, kas no lavas uzņemtu vēl vairāk siltuma.
Vienīgais magmatiskais iezis, kam ir pietiekami daudz enerģijas, lai varētu pat sadedzināt pareizu ķieģeli, būtu superkarstā lava, kas pazīstama kā komatīts un kura, domājams, ir sasniegusi 1600 °C. Taču Zemes iekšpuse šo temperatūru nav sasniegusi kopš agrā proterozoiskā laikmeta pirms vairāk nekā 2 miljardiem gadu. Un tajā laikā gaisā nebija skābekļa, padarot ķīmiju vēl mazāk ticamu.
Mull salā mullīts parādās dubļu akmeņos, kas sacepušies lavas plūsmās. (Tas arī ir atrasts pseidotahilīti , kur defektu berze sakarsē sausos akmeņus līdz kušanai.) Iespējams, ka tie ir ļoti tālu no īstā ķieģeļa, taču, lai pārliecinātos par to, jums ir jāiet pašiem.
Otrkārt, kā būtu, ja īsta uguns varētu izcept pareizo smilšu slānekli? Faktiski tas notiek ogļu valstī. Meža ugunsgrēki var izraisīt ogļu gultņu degšanu, un, tiklīdz tie ir sākušies, šie ogļu šuvju ugunsgrēki var turpināties gadsimtiem ilgi. Protams, slāneklis, kas atrodas virs ogļu ugunsgrēkiem, var pārvērsties par sarkanu klinkera akmeni, kas ir pietiekami tuvu īstajam ķieģelim.
Diemžēl šī parādība ir kļuvusi izplatīta, jo cilvēku izraisīti ugunsgrēki sākas ogļraktuvēs un akmeņogļu kaudzēs. Ievērojama daļa no globālajām siltumnīcefekta gāzu emisijām rodas ogļu ugunsgrēku rezultātā. Šodien mēs pārspējām dabu šajā neskaidrajā ģeoķīmiskajā trikā.