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.

L'ingrediente principale dei mattoni è l'argilla, un gruppo di minerali di superficie che derivano dall'erosione delle rocce ignee. Di per sé, l'argilla non è inutile: fabbricare mattoni di argilla naturale 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 dalla morbida roccia scistosa.

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 sono state periodicamente livellate e 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.

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 delicata torrefazione o calcinazione utilizzata per preparare la salsa migliore campi da baseball.) I romani avanzarono la tecnologia, come fecero con il cemento e la metallurgia, e diffondono mattoni cotti 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 si unirono acciaio, bicchiere e calcestruzzo come materiali da costruzione sofisticati. Oggi il mattone è realizzato in molte formulazioni e colori per una varietà di applicazioni strutturali e cosmetiche impegnative.

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.

La Terra è piena di sorprese: considera il reattori nucleari naturali che una volta esisteva in Africa, ma poteva produrre naturalmente vero mattone? Esistono due tipi di contatto metamorfismo 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 come 1100 ° C.
• 2. La lava si raffredda rapidamente una volta avvolta dalle rocce di superficie.
• 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 in pseudotachylites, 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.

In secondo luogo, se un vero incendio potesse produrre il giusto tipo di scisto sabbioso? In effetti, ciò accade nel paese del carbone. Gli incendi boschivi possono iniziare a bruciare i 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 colture. Una parte significativa delle emissioni globali di gas serra deriva dagli incendi di carbone. Oggi superiamo la natura in questa oscura acrobazia geochimica.