Базальт что это такое

Камень базальт. Свойства базальта. Описание базальта

Базальт – сын лавы и пепла. Так поэтично представляют горную породу вулканического происхождения. Ее название родом из Эфиопии. Там «базальт» означает «кипяченый». Камень образуется при быстром застывании магмы, поэтому его структура мелкозернистая.

Состоит же базальт, в основном, состоит из двух минералов – пироксена и плагиоклаза. Эти же минералы, а сними и базальт, встречаются не только на Земле. Горная порода зафиксирована учеными на Венере, Луне и Марсе.

Физические и химические свойства базальта

Базальт не только гибок, но и упруг. На породу не оказывают влияния перепады температур. Плавится базальт при 1 100 – 1 200 градусах Цельсия. Встречаются вариации породы, температура плавления которых достигает 1450 градусов. Не берут камень и сильные химические реагенты. Базальт устойчив ко всем кислотам и щелочам.

Базальт нередко имеет пузыристую структуры. Из быстро застывающей лавы на границе с жерлом вулкана выходят газы и пары. Полости которые они проделывают в извергаемой массе не успевают затянуться до кристаллизации лавы.

Месторождения базальта

Месторождения базальтов слагаются из траппов. В геологии так обозначают структуры, внешне напоминающие лестницу. Ее ступени – столбы и породы. Такими траппами занято 150 000 квадратных километров в бассейнах рек Енисей и Лена. В Восточной Сибири разрабатывается Ангаро-Ильимское месторождение. Там добывают серый базальт.

Из стран ближнего зарубежья богаты базальтом Армения и Украина. Есть порода и в Эфиопии. Не зря ведь камень назван словом из языка этой страны. Разрабатываются залежи породы в Северной Америке, Австралии, Исландии, Гренландии, Тасмании и Бразилии. Наиболее богата из зарубежных стран базальтом Индия. Там камень добывают на Джаканском плоскогорье.

Окраска и цвет базальта

Светлый базальт в природе не встречается. Зато такая краска есть в автомобильной промышленности. Светлый базальт – официальный цвет модели «Renault Duster». Всего, этот кроссовер выпускается в 8-ми оттенках.

Применение базальта

В продолжение разговора о гибкости базальта, стоит заметить о лыжах, сноубордах, ракетках для тенниса и базальтовой ткани. Порода настолько гибка, что позволяет сделать из нее настоящую материю, тонкую, легкую, крепкую. Кстати, крепость базальтовой ткани просто поражает. Не сравнится даже джинса.

Если скейты из базальта – инновация, то дома – уже традиция. В строительстве камень чаще всего используют в качестве наполнителя. Им, к примеру, прокладывают стены. Базальтовый утеплитель плотный, негорючий, хорошо отводит конденсат, то есть дышит. На базальт цена выше, нежели на большинство других утеплителей. Тем не менее, вулканическая порода остается самой продаваемой в качестве прокладки для строительства, что говорит о преимуществах материала.

Щебень из базальта идет на железнодорожный балласт, асфальт, кладется в основание дорог, добавляется в бетон. Используют камень и в декоративных целях. При отделке часто пользуются базальтовой плиткой для пола. Базальт керамика имеет те же свойства, что и камень, то есть, она очень прочная.

Для покрытия пола, подвергающегося максимальным нагрузкам, это определяющий показатель. Но, ложка дегтя в бочке меда – склонность камня к полировке. К примеру, мостовые из базальта через годы становятся настолько гладкими, что зимой и даже летом на них частенько подскальзываются.

Базальтовыми плитами облицовывают стены, памятники, камины. Базальт дороже известняка, но в местностях, где вулканической породы «куры не клюют» ее используют вместо известняка при закладке фундаментов зданий. Из темной породы вытачивают колонны, лестницы.

Базальт часто используют для выкладки бассейнов и прочих водных объектов. Однако, в строительстве применяют не все виды базальта. Крупнозернистый камень быстро выветривается и сложен в обработке. От него, как правило, отказываются.

Базальт обязателен в арматуре для возведения сейсмоустойчивых зданий. Вулканическое волокно делает арматуру максимально прочной и гибкой. Такие детали способны амортизировать и выдерживать колебания в 7-8 баллов.

Нередко хотят базальт купить в виде крошки. Из нее производят антикоррозийные покрытия. Они не только уберегают от изнашивания, но и сберегают тепло, изолируют от шумов, защищают от огня.

Источник

Физические свойства базальта: от твердости до морозостойкости

Фото серого базальта. Дикий камень

Поставив перед собой задачу со всех сторон рассмотреть камень базальт в цикле посвященных ему статей, мы должны уделить особое внимание его физическим свойствам. Именно эти характеристики базальта обуславливают его применение, а значит, и ценность для человека.

Основные физические свойства и характеристики базальта

Основные физические свойства базальта описывают его внешние признаки, а также постоянные, связанные с составом и строением, и реакции на воздействие внешней среды — давление, нагревание и др.

Твердый или мягкий: твердость по шкале Мооса

Свойства познаются в сравнении 😉 Только сравнивая с тем, чьи качества нам уже известны, мы можем понять, базальт твердый или мягкий.

Исследование твердости базальта по шкале Мооса говорит, что она находится в диапазоне от 5 до 7, что является следствием разной твердости составляющих его минералов.

Базальт колотый. Фото Теплоконтакт

Если сравнивать с известными материалами, то такая твердость говорит о том, что вам не удастся поцарапать кусок базальта оконным стеклом или перочинным ножом, но стальная игла и нож из хорошей стали оставят на нем царапины. Твердость иглы и ножа — как раз считается равной 7.

Для бедной кремнеземом породы это очень хорошие показатели твердости. У всем знакомого кварца, например, твердость 7. Он считается твердым и крепким. (Хотя гранит крепким не считается — состоящее из крупных кристаллов стремится распасться на составные элементы, поэтому чем мельче кристаллы, тем прочнее их связь.)

Цвета, есть ли у него блеск и как именно он блестит

Что касается цвета базальта, то он сложен темноцветными минералами, поэтому имеет скромную темную палитру оттенков: от серого до черного, включая отдающие зеленым разновидности.

Хотя… в этой связи удивляют фотографии базальтовой отдельности, где базальтовые колонны кажутся желто-серого цвета. Возможно, это случайность освещения, к тому же неполированный камень всегда выглядит светлым (например, черный как ночь камень габбро в глыбе выглядит светло-серым).

Что касается того, есть ли у базальта блеск… Для того, чтобы какая-то поверхность блестела, она должна быть гладкой. Блестят грани кристаллов, потому что они ровные.

Если же камень сложен мельчайшими кристалликами, которые видны только под лупой, а то и под микроскопом, или если порода сложена частично вулканическим стеклом, то есть имеет афанитовую (хаотичную) структуру, то ее скол будет неровным, и чем мельче грани кристаллов, тем сложнее увидеть, что базальт блестит. Но если какой-то блеск все же удается заметить, он будет стеклянным.

В то же время, при наличии вкрапленников в базальте, блестеть могут именно они.

Масса и удельный вес

Вот не хотят люди в школе учить уроки! А потом задают вопросы о массе базальта. А масса у него такая же, как у… помидор — сколько положишь на весы, столько и взвесится. Вот это масса, и она всегда конкретна относительно измеряемого образца.

А вот удельный вес— это вполне себе абстрактная физическая характеристика. Для ее вычисления нужно знать вес вещества и занимаемый им объем, затем первое разделить на второе и получим частное, которое и будет удельным весом базальта или другого измеряемого предмета.

Удельный вес легко путают с плотностью — вся разница между ними в том, что вес и масса не являются тождественными понятиями в физике, и масса, характеризуя количество вещества, отличается от веса, который характеризует силу, с какой данная масса давит на опору, следовательно, там масса умножается на ускорение свободного падения, потому что опора препятствует этому падению.

Так вот, масса — это килограммы и кратные им единицы, а вес — это ньютоны и кратные им единицы. Следовательно, в случае с удельным весом мы получаем ньютоны, деленные на кубометры, а в случае с плотностью — килограммы, деленные на кубометры.

В большинстве вопросов о базальте подразумевается именно его плотность, а не масса или удельный вес.

Плотность, кг/м3

Определение плотности мы дали выше. Остается только назвать конкретные цифры. А они варьируются довольно существенно: от 2600 до 3200 кг/м3. Плотность базальта зависит не только от слагающих его минералов, но и от пустот, которые образовываются из газовых флюидов, содержащихся в магме (и лаве). Чем больше газового флюида, тем более пористым будет базальт, тем ниже его плотность.

Температура плавления

Опять же, не существует единой температуры плавления базальта, это хоть и небольшой, но диапазон, потому что состав допускает некоторые вариации. В общем, камень расплавится при температуре 1100-1250 градусов Цельсия.

Теплопроводность

Есть еще пара понятий, которые часто смешиваются в голове: это теплоемкость и теплопроводность. Первое означает способность аккумулировать в себе тепло, тогда как второе — способность пропускать его через себя. Очевидно, что вещи эти противоположны друг другу.

Наиболее теплопроводными являются металлы, но они же и остывают быстро, что означает низкую теплоемкость.

Камни же, наоборот, характеризуются высокой теплоемкостью, потому что у них низкая теплопроводность.

Что касается теплопроводности базальта, то она тоже не будет одинаковой для разных образцов — чем больше в них пор, заполненных воздухом, тем ниже теплопроводность, чем массивнее, плотнее образец, тем она будет выше.

Средняя, указываемая в справочниках теплопроводность базальта — 1,3 Вт/(м·K).

Прочность

Как измеряется прочность камня? Его пытаются сломать двумя способами: сжимая и изгибая. При этом замеряется масса, давящая на квадратный сантиметр поверхности. Мы, к сожалению, нашли только данные по сжатию.

Камни базальта. Фото Камелот178

Прочность базальта составляет 5 тонн на квадратный сантиметр! Не рекорд, но все же это позволяет отнести его к прочным породам.

Базальт: особые свойства камня

Конечно, особыми эти свойства базальта делает только то, что они не являются самыми востребованными в справочниках, а так это все те же физические свойства, и, конечно же, есть области применения, в которых они играют важную роль.

Характерная отдельность

Сначала человечество встретило в природе некое подобие храмовых колонн, которые не были творением рук человеческих, потом ученые занялись поиском разгадки этого явления, и вот мы уже знаем, что характерная отдельность базальта в виде граненых колонн — это результат действия в камне напряжений, которые возникают при его остывании.

Когда на камень действует разрушительная сила, то трещины возникают прежде всего там, где сильнее всего напряжения. И он раскалывается по линиям этих напряжений. В случае с базальтом получаются прекрасные колонны.

Столбчатая отдельность характерна не только для базальтов. К тому же, под водой у базальтов появляется вообще другая отдельность, не характерная для суши — шаровая или подушечная. Она возникает тогда, когда лава изливается под водой, образуя сначала шарики, которые потом сплющиваются в подушечки.

И тут никакой правильной геометрии не наблюдается. Наблюдается что-то похожее на шары и подушки, но в целом это просто нагромождение округлых форм, часто с затейливым рельефом на поверхности, который образуется от того, что остывшая поверхность часто рвется под давлением жидкой лавы, и снова застывает, и снова рвется.

Базальтовые подушки на дне Тихого океана (Гавайи). Источник фото Википедия

Базальт и вода

Боится ли рожденный в огненных недрах базальт воды? Давайте рассмотрим его взаимодействие с ней со всех возможных точек зрения: водоупорный базальт или водопроницаемый, сильно пропускает воду или нет, растворяется ли базальт в воде и с какой интенсивностью идет растворение… Ну и заодно затронем морозостойкость базальта, она тоже от воды зависит.

Водопроницаемость и интенсивность растворения в воде

Растворяется ли базальт в воде?

Начнем с того, что в воде растворяется практически все, только за разные промежутки времени. «Капля камень точит», — говорит народная мудрость.

Базальт андезитовый полированный. Фото Дикий камень

Поэтому не стоит думать, что камни вечны. В природе вода с растворенными в ней веществами способна менять минеральный состав горных пород, через которые она просачивается. Был один камень, стал другой. А бывает, что просто вымывает растворимые минералы, образуя полости разных размеров, которые могут заполниться вторичными минералами.

Базальт сложен преимущественно следующими минералами: полевым шпатом (плагиоклазом) и пироксеном (авгитом). Оба проявляют устойчивость к действию воды, они не взаимодействуют с ней с образованием новых соединений.

Также мы нашли данные, говорящие, что силикаты и алюмосиликаты (упомянутые выше минералы к ним относятся) признаются нерастворимыми в воде, что означает растворимость менее 0,01 г/л.

Отсюда делаем вывод, что базальт не растворяется в воде.

Пропускает ли воду или нет, он водоупорный или водопроницаемый

Здесь стоит начать с пояснения того, что понимается за тем или иным термином. Итак, что водопроницаемость? Ее можно свести к способности впитывать и пропускать через себя воду. Следовательно, водоупорностью следует назвать водонепроницаемость.

Что касается водопроницаемости базальта, то она, как и в случае любого другого материала, является производной от его пористости. То есть, грубо говоря, если внутри материала есть поры, капилляры, любые другие ходы и полости для воды, то такой материал будет впитывать и пропускать через себя воду. И в тем большей степени, чем больше в нем таких возможностей.

Базальт сам по себе очень разный — есть разновидности массивные, в которых вообще нет никаких пор, пузырьков. Это видно на срезе — невооруженным глазом или все же вооруженным оптикой. А есть другие разновидности — с большим или меньшим количеством полостей, оставленных внутри базальта газовыми флюидами лавы. Вообще, они, конечно, встречаются часто, потому что лавы всегда содержат газовые флюиды.

Пористость может быть измерена. Есть формула, в основе которой отношение истинной плотности к плотности конкретного образца, то есть берется образец без пузырьков, выясняется его отношение массы к объему, что дает истинную плотность (или она берется из справочной литературы). А потом измеряется отношение массы к объему у исследуемого образца — воздух в порах уменьшит ее, а формула позволит назвать процентное отношение между воздухом и камнем.

Понятно, что данный вопрос не предполагает среднестатистических ответов. Нужно брать и замерять, если ответ для чего-то важен. В противном случае следует полагаться на визуальный осмотр: если видны и поры, и трещины, то водопроницаемость приложится сама собой.

Базальт и мороз

Воздействие холодной температуры само по себе не слишком критично для камня. Только в сочетании с водой оно может стать разрушительным. Почему так?

Потому что в свойствах воды увеличивать свой объем при замораживании. И если жидкая вода проникает в камень или уже содержится в нем в несвязанном виде, то сильные морозы доберутся до нее, заморозят, она расширится и образует микротрещинки.

Эти трещины никуда не денутся, и в следующем цикле замораживания-размораживания воды станут чуточку больше. И так — до полного разрушения камня.

Морозостойкость

Для строительных материалов принято вычислять число циклов, которые материал способен выдержать до разрушения. Так как базальт относится к строительным материалам (среди прочего), то морозостойкость базальта тоже изучалась.

Но есть данные только для щебня. Его продают с разными марками морозостойкости — от F15 до F400. Что касается этих цифр, то тут все просто: они означают количество циклов замораживания-оттаивания, которые вынесет этот щебень.

Как у одного и того же камня может быть такой разброс? А дело не только в камне, а еще и в том, как на нем сказались буро-взрывные работы и действие дробилки — то и другое повышает трещиноватость, понижая морозостойкость.

Вреден ли для здоровья?

Взять ту же радиацию — она характерна для пород, которые формировались из расплавов более высоко расположенных слоев земной коры. Базальт же формировался где-то в районе мантии, а она радиоактивных элементов не содержит.

Базальт колотый. Фото Теплоконтакт

Минеральный и химический состав базальта не содержит ничего ядовитого, равно как и сопутствующие ему обычно минералы.

Каменная пыль всегда вредна для легких, но где найти такую опасность в быту? Разве что при постепенном разрушении каменной ваты от времени. Но обычно опасаются стеклянной пыли от стекловаты — она образуется гораздо быстрее и в больших количествах, хотя дешевизна стекловаты, случается, и заставляет закрыть глаза на эту опасность.

Вывод: базальт практически безвреден.

Взаимозависимость свойств данного камня и его применения

Любое применение природных ресурсов в хозяйственной деятельности человека связано с их свойствами. Базальт в этом плане не исключение.

Базальтовая вата. Фото Леруа Мерлен

Когда-то он служил только строительным материалом. Потом ему нашлось применение в дорожном строительстве. Но везде у базальта были конкуренты. А вот где ему оказалось нет равных — это в каменном литье и производстве каменной ваты.

На каких свойствах это основано? Это и химический состав, и температура плавления, и способность образовывать очень тонкие, и очень длинные волокна при определенных технологических процессах.

В сущности, человеку даже не пришлось перебирать много вариантов с разными камнями: как известно, идея базальтовой ваты появилась после осмысления человеком такого феномена, как «волосы Пеле» — это образование природного аналога каменной ваты, который встречается везде, где имеется поверхностная вулканическая активность и сильные ветра.

В остальном, мы полагаем, достаточно очевидно то, как прочие свойства базальта и применение камня оказываются связанными, выше мы приводили примеры такой связи.

Источник

Базальт

База́льт — основная эффузивная горная порода нормального ряда, самая распространённая из всех кайнотипных пород.

Палеотипными аналогами базальта являются диабаз и базальтовый порфирит. Интрузивными аналогами базальта являются габбро, габбро-нориты, нориты, троктолиты.

Содержание

Структура и текстура

Обычно базальты это тёмно-серые, чёрные или зеленовато-чёрные породы, обладающие стекловатой, скрытокристаллической афировой или порфировой структурой. В порфировых разностях на фоне общей скрытокристаллической массы хорошо заметны мелкие вкрапленники зеленовато-жёлтых изометричных кристаллов оливина, светлого плагиоклаза или чёрных призм пироксенов. Размер вкрапленников может достигать несколько сантиметров в длину и составлять до 20-25 % от массы породы. При застывании магмы базальтового состава возникает характерная для базальтовых массивов столбчатая или (реже) подушечная отдельность.

Текстура базальтов может быть: плотной массивной, пористой, миндалекаменной. Миндалины обычно заполняются кварцем, халцедоном, кальцитом, хлоритом и прочими вторичными минералами — такие базальты называются мандельштейнами.

Состав

Минеральный состав. Основная масса сложена микролитами плагиоклазов, клинопироксена, магнетита или титаномагнетита, а также вулканическим стеклом. Вкрапленники, как уже было сказано, обычно представлены оливином, клинопироксеном, плагиоклазом, редко ортопироксеном или роговой обманкой. Наиболее распространенным акцессорным минералом является апатит.

Химический состав. Содержание кремнезёма (SiO₂) колеблется от 45 до 52-53 %, сумма щелочных оксидов Na₂O+K₂O до 5 %,в щелочных базальтах до 7 %. Прочие оксиды могут распределяться так: TiO₂=1.8-2.3 %; Al₂O₃=14.5-17.9 %; Fe₂O₃=2.8-5.1 %; FeO=7.3-8.1 %; MnO=0.1-0.2 %; MgO=7.1-9.3 %; CaO=9.1-10.1 %; P₂O₅=0.2-0.5 %;

Распространённость

Базальты — самые распространённые магматические породы на поверхности Земли и на других планетах. Основная масса базальтов образуется в срединно-океанических хребтах и формирует океаническую кору. Кроме того базальты типичны для обстановок активных континентальных окраин, рифтогенеза и внутриплитного магматизма.

При кристаллизации по мере подъёма на поверхность Земли базальтовой магмы на глубине иногда образуются сильно дифференцированные по составу, расслоённые интрузии, в частности габбро-норитов (такие как Норильские, Садбери в Канаде и некоторые другие). В таких массивах встречаются месторождения медноникелевых руд и платиноидов.

Основные магматические горные породы в СНГ очень распространены. Они занимают, с учетом Сибирских траппов, 44,5 % площади территории СНГ и представляют большой интерес как сырьё. Из­вестно более 200 месторождений базальтовых пород, из них более 50 месторождений эксплуатируются. В настоящее время базальты применяются не только в строи­тельстве (щебень, штучный камень, облицовка зданий и др.) но и для производства каменного литья, петроситаллов, базальтовых волокон, сырья для получения портландцементного клинкера.

Происхождение

По геодинамической природе выделяются следующие типы базальтов:

Извержение базальтов срединно-океанических хребтов — важнейший в массовом отношении процесс в верхней части Земли.

Изменения

Базальты очень легко изменяются гидротермальными процессами. При этом плагиоклаз замещается серицитом, оливин — серпентином, основная масса хлоритизируется и в результате порода приобретает зеленоватый или синеватый цвет. Особенно интенсивно изменяются базальты, изливающиеся на дне морей. Они активно взаимодействуют с водой, при этом из них выносятся и оседают многие компоненты. Этот процесс имеет большое значение для геохимического баланса некоторых элементов. Так большая часть марганца поступает в океан именно таким способом. Взаимодействие с водой кардинальным образом меняет состав морских базальтов. Это влияние можно оценить и использовать для реконструкций условий древних океанов по базальтам.

При метаморфизме базальты, в зависимости от условий, превращаются: при низких температурах (330—550 градусов) и средних давлениях в зелёные сланцы, амфиболиты, при низких температурах и значительных давлениях в глаукофановые сланцы с разновидностью голубые сланцы, получившими свое название по голубому цвету входящих в их состав щелочных амфиболов, а при высоких температурах и давлениях в эклогиты, состоящие из пиропового граната и натриевого клинопироксена — омфацита.

Применение

Базальт используют как сырье для щебня,так и для производства базальтового волокна (для производства теплозвукоизоляционных материалов) и кислотоупорного порошка, а также в качестве наполнителя для бетона.

Базальт весьма устойчив к атмосферному воздействию и потому часто используется для наружной отделки зданий и для изготовления скульптур, устанавливаемых на открытом воздухе.

Источник