La geologia dei mattoni

Il mattone comune è una delle nostre più grandi invenzioni, una pietra artificiale. La lavorazione del mattone trasforma il fango a bassa resistenza in materiali resistenti che possono resistere per secoli se adeguatamente curati.

Mattoni di argilla

L'ingrediente principale dei mattoni è l'argilla, un gruppo di minerali superficiali che derivano dagli agenti atmosferici delle rocce ignee. Di per sé, l'argilla non è inutile e produce mattoni di argilla semplice e asciugarli al sole rende un robusto edificio "pietra". Avere un po 'di sabbia nel mix aiuta a prevenire la rottura di questi mattoni.

L'argilla essiccata è leggermente diversa dallo scisto molle.

Molti degli edifici più antichi del Medio Oriente erano fatti di mattoni essiccati al sole. Questi in genere sono durati circa una generazione prima che i mattoni si deteriorassero per abbandono, terremoti o condizioni meteorologiche. Con i vecchi edifici fusi in pile di argilla, le antiche città furono periodicamente livellate e le nuove città costruite in cima. Nel corso dei secoli questi tumuli di città, chiamati racconta, sono cresciuti di dimensioni considerevoli.

Fare mattoni essiccati al sole con un po 'di paglia o sterco aiuta a legare l'argilla e produce il prodotto altrettanto antico chiamato adobe.

Mattoni a fuoco

Gli antichi persiani e assiri creavano mattoni più forti arrostendoli nei forni. Il processo dura diversi giorni, aumentando la temperatura sopra i 1000 ° C per un giorno circa, quindi raffreddando gradualmente. (Questo è molto più caldo della lieve torrefazione o calcinazione usata per preparare il top per i campi da baseball.) I romani hanno avanzato la tecnologia, come hanno fatto con il cemento e la metallurgia, e hanno diffuso mattoni a fuoco in ogni parte del loro impero.

La muratura è stata praticamente la stessa da allora. Fino al diciannovesimo secolo, ogni località con un deposito di argilla costruiva la propria muratura perché il trasporto era così costoso. Con l'ascesa della chimica e la rivoluzione industriale, i mattoni hanno unito acciaio, vetro e cemento come sofisticati materiali da costruzione. Oggi il mattone è realizzato in molte formulazioni e colori per una varietà di applicazioni strutturali e cosmetiche impegnative.

Chimica di cottura del mattone

Durante il periodo di cottura, l'argilla di mattoni diventa una roccia metamorfica. I minerali di argilla si rompono, rilasciano acqua legata chimicamente e si trasformano in una miscela di due minerali, quarzo e mullite. Il quarzo si cristallizza molto poco in quel momento, rimanendo in uno stato vetroso.

Il minerale chiave è la mullite (3AlO₃ · 2SiO₂), un composto misto di silice e allumina di natura piuttosto rara. È chiamato per la sua presenza sull'isola di Mull in Scozia. Non solo la mullite è dura e resistente, ma cresce anche in cristalli lunghi e sottili che funzionano come la cannuccia in adobe, legando il mix in una presa ad incastro.

Il ferro è un ingrediente minore che si ossida in ematite, rappresentando il colore rosso della maggior parte dei mattoni. Altri elementi tra cui sodio, calcio e potassio aiutano la silice a sciogliersi più facilmente, cioè agiscono come un flusso. Tutte queste sono parti naturali di molti depositi di argilla.

C'è un mattone naturale?

La Terra è piena di sorprese - considera i reattori nucleari naturali che una volta esistevano in Africa - ma potrebbe produrre naturalmente vero mattone? Esistono due tipi di metamorfismo di contatto da considerare.

In primo luogo, cosa accadrebbe se un magma molto caldo o una lava scoppiata inghiottissero un corpo di argilla secca in un modo che permettesse all'umidità di sfuggire? Vorrei dare tre ragioni per escludere questo:

• 1. Le lava raramente sono calde quanto 1100 ° C.
• 2. La lava si raffredda rapidamente una volta inghiottita dalle rocce superficiali.
• 3. Le argille naturali e gli scisti sepolti sono bagnati, il che attirerebbe ancora più calore dalla lava.

L'unica roccia ignea con energia sufficiente per avere anche la possibilità di sparare un mattone adeguato sarebbe la lava superhot nota come komatiite, che si ritiene abbia raggiunto i 1600 ° C. Ma l'interno della Terra non ha raggiunto quella temperatura dall'Era Proterozoica Antica più di 2 miliardi di anni fa. E a quel tempo non c'era ossigeno nell'aria, rendendo la chimica ancora più improbabile.

Sull'isola di Mull, la mullite appare nelle pietre fangose ​​che sono state cotte in flussi di lava. (È stato anche trovato nelle pseudotachiliti, dove l'attrito sui guasti riscalda la roccia secca fino allo scioglimento.) Questi sono probabilmente molto lontani dal vero mattone, ma dovresti andare lì per assicurarti.

Secondo, cosa succederebbe se un vero incendio potesse produrre il giusto tipo di scisto sabbioso? In effetti, ciò accade nel paese del carbone. Gli incendi boschivi possono avviare la combustione dei letti di carbone e, una volta avviati, questi incendi possono continuare per secoli. Abbastanza sicuro, i fuochi di carbone di scisto sovrastanti possono trasformarsi in una roccia di tintinnio rossa abbastanza vicina al vero mattone.

Sfortunatamente, questo evento è diventato comune quando gli incendi causati dall'uomo iniziano nelle miniere di carbone e nei cumuli di carbone. Una parte significativa delle emissioni globali di gas serra deriva dagli incendi di carbone. Oggi superiamo la natura in questa oscura acrobazia geochimica.