Минеральный состав базальта. Базальт. Свойства и описание. Физические и химические свойства
Интересна и иная версия. На одном из африканских наречий слово «базал» означает «кипение». Базальт, считают эфиопы, это минерал, который сначала кипел в жерле вулкана, а уж после излился на поверхность Земли.
Версия, в общем-то, не слишком далекая от истины. Камень базальт свойства вулканической породы проявляет столь же часто, сколь и качества базисного материала материковых плит. На планете он распространен широко, но встречается по большей части в местах заметной вулканической активности.
Месторождения базальта
Красивые молодые базальты без труда отыскиваются в окрестностях Камчатских и Курильских вулканов. Чрезвычайно хороши черные и черные с зеленым породы Везувия и Этны. Темно-серый, почти черный базальт извергается на Гаваях.Немало разнообразных базальтов и в Индии: Индостанская тектоническая плита, врезавшись (и продолжая врезаться все глубже) в плиту Евразийскую, словно нож бульдозера сгребла в кучу (Гималайские горы) осадочные отложения и вывернула наружу слои нижней, базальной породы.
Австралийские базальты ценятся учеными: на этом континенте (да еще один утес в Канаде) сохранились базальтовые монолиты, «видевшие» нашу планету горячей и еще не очень круглой.
Декоративные свойства базальта западноафриканского происхождения считаются наиболее выдающимися. Мавританские сорта камня славятся темной зеленью фона и оригинальными цветными вкраплениями. И хотя такой базальт несколько менее морозоустойчив, чем его гладкоокрашенные собратья, спрос на него как на строительный материал не снижается уже несколько столетий.
Дымчатого оттенка серый базальт из Китая носит название «сумеречного». Он используется как для отделочных работ, так и для мощения дорог, строительства различных сооружений. Китайский и Сибирский базальты признаны наиболее прочными и устойчивыми к разрушительным атмосферным воздействиям.
Базальт – выветривается?
Базальт и гранит являются наиболее прочными из камней, однако перед продолжительным выветриванием бессильны и они. Сложный химический состав базальта «отзывчив» к изменениям кислотности осадков.Впитывание влаги – тем более сильное, чем больше количество газов выделялось при извержении вулканического базальта – приводит к разрушению прочнейшей породы кристаллами льда.
Подвергается базальт и абразивному износу. Потоки воды и ветер, несущий песок, постепенно стачивают наружные слои породы. Однако для полного разрушения некоторых базальтов требуется больше времени, чем существует наша планета.
Пузырчатый базальт – застывшая лавовая пена
Чтобы вспенить такую тяжелую породу (плотность базальта порой превышает 3,3 грамма на кубический сантиметр), требуется предварительное насыщение расплавленного камня парами и газами. Далеко не все районы выраженной вулканической активности могут «похвастать» подобным составом извергаемых базальтов.Однако там, где на поверхность Земли попадают газонасыщенные базальты, минерологи и геммологи находят кристаллические жеоды и цветные наслоения в полостях. В большинстве случаев миндалекаменный базальт (так зовется похожая на швейцарский сыр порода) дает искателям красивейшие агаты, кристаллизованные , интересные в геологическом отношении соединения кальция и меди.
Применение базальта
Камень базальт плавится при нагревании до температуры в 1250˚С, а расплавленный – легко поддается формованию. Литые базальтовые изделия популярны и у строителей, и у декораторов. Но самым большим спросом пользуется базальтовая вата. Собранная в маты, она является надежным, долговечным, устойчивым к внешним воздействиям теплоизолирующим и шумопоглощающим материалом.Базальтовая крошка – не только объемная добавка к асфальту и бетону. Диэлектрические свойства базальта позволяют использовать измельченный минерал в качестве засыпки высоковольтных преобразователей.
Высокая сопротивляемость базальта к агрессивным средам позволяет изготовлять из природного камня аппараты химического производства и кислотоупорные порошки.
Эстетические свойства базальта дают возможность создания малых и масштабных скульптурных групп, интерьерных и ювелирных украшений из строгого и торжественного камня. Применение базальта как выразительного архитектурного материала расширяет возможности художественного переосмысления пространства.
Украшения из базальта
Базальтовая чернота отлично сочетается с мягким блеском серебра. Ювелирные гарнитуры из сложно ограненного базальта цвета тропической ночи носятся как пафосные дополнения к вечерним туалетам.Находит свое применение и светлый базальт. Бусы, браслеты, колье и пояса, набранные из полированных базальтовых фигурок, составляют удивительные комплекты.
Базальтовые столбы – природные диковинки
Вулканическое происхождение базальта стало причиной образования любопытных формирований – правильно ограненных каменных столбов. Базальтовая магма, застывшая в жерле вулкана, со временем растрескивается по нескольким вертикальным плоскостям.В результате эрозионного обнажения магматического ствола базальтовые массивы повергаются интенсивному выветриванию, что сначала приводит к появлению огромных «гроздьев» каменных столбов геометрически совершенной формы. Ровные грани могут придавать базальтовому монолиту вид четырех-, пяти-, шести- и даже семигранного стержня многометровой длины.
В истории строительства описаны случаи использования базальтовых столбов при сооружении капитальных строений.
БАЗАЛЬТ , керамический материал, обладающий высокими механическими, физическими, электрическими и химическими свойствами и получаемый тепловой переработкой горных пород того же наименования.
1. Базальт как горная порода . Базальт, или, вернее, базальты, относятся к числу характерных изверженных (эффузивных) основных пород глубинного происхождения и молодого, преимущественно третичного, возраста. Свою широкую известность базальт получил за образуемые им живописные отдельности в виде 6-гранных (а иногда 3- или 5-гранных) призм длиной 3-4 м с перпендикулярными к граням плоскостями (фиг. 1); он встречается также в виде плитняковых естественных лестниц, скорлуповатых шаровых отдельностей и других чрезвычайно живописных скал.
Базальт - порода темного цвета, то серовато-черная, то с синеватым отливом; иногда она бывает зеленоватой или красноватой. Само название «базальт» - древнего происхождения и на эфиопском языке означает «темный», «черный». Порода эта весьма однородна по своему тонкому сложению. Плотная и чрезвычайно твердая, она имеет в разных случаях зернистость разного порядка. Грубо- и среднезернистые разности называются долеритами, мелкозернистые - анамезитами, а весьма тонкозернистые - собственно базальтом. Различие текстуры базальта при тождественном валовом составе объясняется условиями застывания изверженной магмы (быстрота охлаждения, давление и пр.). Петрографический состав базальта может значительно изменяться, но входящие в состав базальта минералы замещаются петрографическими эквивалентами, вследствие чего базальт как порода сохраняет свой habitus весьма устойчиво. Под микроскопом базальт представляется стекловатой основной массой («базис») с микрофлюидальным сложением. В базисе содержатся многочисленные кристаллики полевого шпата, оливина, магнитного железняка и других менее характерных минералов. В зависимости от содержания минеральных включений, цементированных базисом, различают базальты: плагиоклазовые, лейцитовые, нефелиновые и мелилитовые. Собственно, базальтом принято называть первые, т. е. содержащие известковонатровый полевой шпат, авгит и оливин . Химически базальт родственен габбро (Г.) и диабазу (Д.). Валовой химический анализ платообразующего базальта характеризуется, по Вашингтону, следующими данными:
Базальту присуща значительная радиоактивность: он содержит от 0,46∙10 -3 до 1,52∙10 -3 % тория и от 0,77∙10 -10 до 1,69∙10 -10 % радия . Менее глубинные разности базальта кислее и постепенно переходят к дацитам, трахитам и т. д. По новейшим воззрениям, базальт - материал, образующий твердую оболочку земли: под материками толщиной 31 км, а под океанами - от 6 км и более; эта оболочка плавает на вязко-жидком подстилающем слое базальта («субстрат»). Таким образом предполагают, что базальт находится всюду. Что касается самой поверхности земли, то выходы этой породы весьма многочисленны. Вне СССР они имеются: в Оверни, по берегам Рейна, в Богемии, Шотландии и Ирландии, на острове Исландия, в Андах, на Антильских островах, на острове св. Елены и в разных других местностях. Много месторождений базальта в северной, западной и юго-восточной частях Монголии. В пределах СССР базальт распространен на Кавказе и по Закавказью, а также по северу Сибири, в бассейне р. Витима. В ближайшее время практически могут представлять наибольший интерес месторождения: Берестовецкое - Волынского округа УССР, Исачковские - Полтавского округа УССР, Мариупольские - Мариупольского округа УССР, Чиатурское, Белоключинское, Манглисское и Саганлугское, Аджарис-Цхальское - Грузинская ССР, Эриванское - Армянская ССР, а также олонецкий диабаз с берегов Онежского озера.
2. Свойства натурального базальта . Непосредственное применение натурального базальта и дальнейшая переработка его предполагают достаточное знание механических, физических и химических свойств его. Однако свойства эти существенно связаны с составом и текстурой базальта и потому значительно изменяются в зависимости от месторождения. Если говорить о базальте вообще, то свойства его м. б. охарактеризованы лишь пределами соответственных констант. Приводимые ниже данные для базальта отчасти сопоставлены с данными для диабаза и габбро. Кажущийся удельный вес (куска): 2,94-3,19 (Б.), 3,00 (Д.), 2,79-3,04 (Г.). Истинный удельный вес (порошка) около 3,00 (Б.). Пористость в % объема: 0,4-0,5 (Б.), 0,2-1,2 (Д.), 3,0 (Г.). Поглощение воды: 0,2-0,4% по весу и 0,5-1,1% по объему (Б.). Масса 1 м 3 сухого базальта около 3 т. Прочность на сжатие в кг/см 2: 2000-3500 (Б.), 1800-2700 (Д.), 1000-1900 (Г.). Если прочность на сжатие сухого базальта больше 3000, то мокрого - более 2500, а при морозе в 25° она более 2300. Прочность на износ («твердость», вычисляемая по формуле: р = 20-w/3, где w - масса, потерянная в нормированных условиях при 1000 оборотах истирающего диска) характеризуется числами 18-19 (Б., Д., Г.). Прочность на удар («компактность») при испытании нормированных образцов: 6-30 (Б., Д.) и 8-22 (Г.). По твердости базальт превосходит сталь. Модуль Юнга в (D см -2)х10 -11 равен 11 (Г.) и 9,5 (Д.). Коэффициент объемного сжатия на 1 кг при давлении 2000 кг/см 2 составляет 0,0000018 (Б.) и 0,0000012 (Д.), а при давлении 10000 кг/см 2 составляет 0,0000015 (Б.) и 0,0000012 (Д.). Начало плавления нормального оливинового базальта - при температуре около 1150°, а жидко-плавкое состояние начинается при температуре около 1200°. Расплавленная порода перестает быть текучей при охлаждении до 1050°. Более кислые породы имеют температуру плавления более высокую, причем она повышается с содержанием кремнекислоты. В частности, базальт Аджарис-Цхальского месторождения (дацитобазальт - по Абиху или трахиандезит - по новым определениям) размягчается при 1180°, имеет консистенцию густого меда при 1260° и вполне разжижается при 1315° (опыты автора в отделе материаловедения ГЭЭИ). Удельная теплоемкость базальта сиракузского для различных температур показана в следующей таблице:
Теплота кристаллизации базальта при переходе из аморфного состояния в кристаллическое 130 Cal. При кристаллизации происходит уменьшение объема на 12% сравнительно с объемом базальта при температуре 1150°. Удельная теплопроводность базальта в грамм-калориях - около 0,004. Коэффициент теплового расширения базальта: 0,0000063 (при 20-100°), 0,000009 (при 100-200°) и 0,000012 (при 200-300°).
В химическом отношении базальты представляют породы стойкие: атмосферные деятели, в опытах Гари, выветрили за 18 месяцев от 1,5 до 0,8 мг/см 2 базальта, тогда как серый известняк в тех же условиях потерял 22,7 мг/см 2 . Ход процесса выветривания базальта и диабаза представлен сравнительной диаграммой (фиг. 2).
Число, стоящее на верхней горизонтальной линии, показывает число грамм выветренной породы, которое надо взять, чтобы в ней содержалось составной части, соответствующей обозначению рассматриваемой горизонтали, столько же, сколько этой части содержится в 100 г свежей породы. Т. о. все точки, стоящие справа от вертикали 100, означают обеднение соответствующей частью, а стоящие слева - обогащение. Следовательно, при выветривании базальт обогащается кремнеземом и глиноземом и беднеет щелочами, щелочными землями и железом во всех видах, тогда как диабаз обогащается окисным железом и натрием. Это обстоятельство говорит, по-видимому, против диабаза как материала изоляционного.
3. Основания переработки базальта . Свойства натурального базальта делают его превосходным строительным материалом, более надежным, чем гранит. Применять базальт стали давно. Однако чрезвычайная трудность обработки базальта и деление его на сравнительно узкие призмы заставили придумать особый способ придания ему геометрических форм.
Естественно было подумать о сплавлении этой породы, поскольку она сама происхождения огненного. Но недостаточно расплавить базальт: при быстром охлаждении отливки из него дают стекловидную массу, аналогичную природным гиалобазальтам, хрупкую и технически неприменимую (фиг. 3 и 4).
Основная задача базальтового производства - восстановление мелкозернистости у переплавленного базальта, так называемая регенерация (фиг. 5).
Мысль о возможности переплавления и восстановления в первоначальном виде горных пород возникла в 18 в. Шотландец Джемс Голл уже в 1801 г. добился переплавки базальта и в частности установил, что базальт и лавы, будучи расплавленными и быстро охлажденными, дают стекло, тогда как при медленном охлаждении их получается масса каменистая, со следами кристаллической структуры; это - основное положение огненной переработки лав. Особенно замечательны опыты шотландца Грегори Уатта, который расширил масштаб плавки. Плавление глыбы базальта более 3 т продолжалось 6 ч., а охлаждение под покровом медленно горевшего угля потребовало 8 дней. Уатт описал продукты этого медленного охлаждения: на поверхности - черное стекло; по мере углубления в застывшую массу появляются сероватые шарики, группирующиеся в связки; затем структура делается лучистой; еще глубже вещество имеет каменистый и затем зернистый характер, и, наконец, масса пронизывается кристаллическими пластинками. Т. о. была выяснена возможность переплавлять и регенерировать изверженные породы. Но из-за отсутствия достаточно большой потребности в переплавленном базальте для промышленности описываемые опыты были забыты. В 1806 г. Добре и затем в 1878 г. Ф. Фуке и Мишель Леви вернулись к процессу плавки и регенерации. Им удалось воспроизвести почти все породы огненного происхождения и выяснить, что для этого не требуется ни чрезвычайных температур, ни таинственных агентов, а все дело - в установлении надлежащего режима плавки и отжига. После охлаждения расплавленный силикат превращается в стекло, температура плавления которого ниже температуры плавления исходного минерала. Чтобы восстановить последний, необходимо отжечь стекловидную массу при температуре, превышающей температуру плавления стекловидного тела, но лежащей ниже температуры плавления минерала кристаллического. Температурный промежуток этих точек плавления и есть та область, в которой возможна регенерация силиката или алюмосиликата; промежуток этот м. б. довольно незначительным. Когда дело идет не об одном минерале, а о совокупности 5-6 минералов, слагающих кристаллическую породу, то режим отжига надо было бы установить с рядом ступеней, причем каждому минералу отвечала бы своя остановка хода охлаждения. Однако на практике эти ступени оказываются так близки между собой, что можно ограничиться двумя остановками. В отношении базальта первый отжиг, при красно-белом накале, дает кристаллизацию закиси железа и перидота, а второй, при вишнево-красном, - кристаллизацию прочих минералов породы.
Первые опыты промышленной плавки базальта были предприняты в 1909 г. Риббом, а различные применения плавленому базальту найдены инженером Л. Дреном. В 1913 г. для промышленного осуществления процессов плавки была образована в Париже «Compagnie generate du Basalte», а в Германии - «Der Schmelzbasalt A.-G.», в Линце на Рейне; затем оба общества объединились под общим названием «Schmelzbasalt A.-G.», или «Lе Basalte Fondu». В настоящее время во Франции имеются два завода, выпускающие гл. обр. электротехнические и строительные изделия, а в Германии - один, обслуживающий химическую промышленность.
4. Производство плавленого базальта . Ломка . Залегание базальта бывает различное, и потому ломка его не всегда однообразна. Плитообразный базальт покровов или скал добывается подрывной работой. Призмы столбчатого базальта могут быть отделяемы посредством клиньев и рычагов. Разработку ведут ярусами, снимая последовательные слои рядами естественных расслоений.
Дробление . Наломанный базальт хранится на открытом воздухе. Для плавки он дробится на дробилках Блека или Гетса. Затем куски сортируются по размерам, а мелочь идет на бетонные массы.
Переплавление . Раздробленный базальт поступает в плавильные горны, в которых применяются различные способы нагрева. Наиболее подходят печи электрические, газовые (газогенераторные или с осветительным газом) и печи с мазутовыми форсунками. Электроплавильная установка состоит из неподвижной электродной печи и передвижного приемника на колесах, служащего для развозки расплавленного базальта по отливочной мастерской; этот приемник тоже представляет небольшую электродную печь. Оба типа печей питаются двухфазным током. Дно печи делается из огнеупорного материала и имеет сбоку сопло для выпуска расплавленной массы, из приемника же она спускается в формы или в изложницы для отливки простым наклонением приемника. В других печах под горла делается наклонным, так что загрузка горна и спуск расплавленной массы ведутся непрерывным процессом. Производительность описываемых печей - от 3 до 50 т в день. Парижский завод - крупно-кустарного типа - имеет 4 печи емкостью в 80 кг каждая, действующие непрерывно и отапливаемые городским газом; плавка ведется при 1350°. Другой французский завод, в Пюи, работает на электрической энергии. Мощность непрерывного производства - 8 т в сутки.
Отливка . Расплавленный базальт льется в формы или в изложницы непосредственно из печей или же увозится в отливочные мастерские. Для отливки применяются либо песочные фермы, либо стальные изложницы. Первые гораздо дешевле, но применимы не во всех случаях, т. к. изделия выходят из них матовыми и грубоватыми. Стальные изложницы придают изделиям блестящую поверхность, но стоят сравнительно дорого. При тщательной отливке литье получается чистое; в противном случае видны затеки и неровности, во многих случаях не препятствующие, однако, использованию изделия.
Тепловая обработка . Почти тотчас после отливки изделия, еще вишнево-красные, извлекаются из изложниц и переносятся в отжигательные подовые печи, подобные обычным закалочным. В зависимости от своего назначения и размеров изделия выдерживаются в печи от нескольких часов до нескольких дней. Начальная температура отжига около 700°. Печь замазывается и медленно охлаждается; томление в печи длится, смотря по размерам изделий и требуемым их качествам, от нескольких часов до 10-14 дней. Таких печей на парижском заводе до 35.
Отделка . По охлаждении изделия готовы к употреблению. Для придания им надлежащего вида с них счищают налет стальными щетками. Если требуется большая точность плоскостных граней, то производится отделка на кругах, имеющих базальтовое основание.
Стоимость производства . Производство плавленого базальта не требует ни высококвалифицированной рабочей силы, ни дорогого оборудования. Главные расходы производства в наших условиях - на доставку материала, если его привозить с Кавказа, и на энергию. При работе с газом на 1 кг готовых базальтовых изделий требуется около 900 Cal, т. е. около 1 / 4 - 1 / 3 м 3 газа; при работе с электрической энергией на 1 кг изделий расходуется примерно 1 kWh. Т. о. себестоимость базальтовых изделий, например, изоляторов, значительно ниже, чем фарфоровых. Во Франции продажная цена базальтовых изоляторов на 10-15% меньше, чем фарфоровых, а для более значительных по размерам - на 25-30%. Чем крупнее изделия, тем больше расхождение цен между базальтом и фарфором. Однако есть основания считать вышеуказанные расхождения продажных цен значительно преуменьшенными за счет увеличения прибыли базальтового производства как дела нового.
Производство плавленого базальта в СССР . Имея за собой огромные технические и экономические преимущества и в некоторых случаях, как, например, при электрификации железных дорог, будучи почти незаменимой, базальтовая промышленность вызвала к себе внимание технических и промышленных кругов. Опыты с плавкой базальта и других пород, предпринятые по поручению Главэлектро ВСНХ в отделе материаловедения ГЭЭИ и затем в ГЭТ, опыты над плавкой диабаза в Горнометаллургической лаборатории и интерес ВСНХ Грузии и Армении к этой промышленности могут считаться предвестниками скорого развития базальтового дела. С экономической точки зрения д. б. отмечено весьма выгодное естественное сочетание благоприятных факторов: возможность добычи базальта весьма часто территориально совпадает с наличием источников гидроэлектрической энергии для его переработки, т. е. с районной силовой установкой, для которой необходимы базальтовые изоляторы, и с центрами электрохимических производств, которым необходимо огне- и кислотоупорное базальтовое оборудование. Указываемое совпадение, в связи с выгодностью мелких базальтовых заводов и сравнительной дороговизной транспорта, дает основание предвидеть в будущем сеть небольших базальтовых заводов по всей территории страны.
5. Свойства переработанного базальта . Переплавленный и регенерированный базальт в общем имеет свойства натурального, но в улучшенном виде (см. фиг. 3 и 5).
Механические свойства : а) прочность на сжатие - около 3000 кг/см 2 ; б) прочность на износ, испытанная с помощью мельницы Дерри, припудренной песком, оказалась в среднем 0,9 мм после 1000 оборотов; в) обладая большой вязкостью, базальт бьется нелегко, и базальтовые изоляторы и прочие изделия практически можно считать небьющимися. Сравнительно с фарфором базальт обладает хрупкостью в 2-4 раза меньшей; различные значения этой величины зависят от режима отжига; наличием примесей хрупкость м. б. весьма повышена; г) прочность на разрыв испытывалась на базальтовых поддержках для третьей шины электрических ж. д., причем для сравнения были испытаны такие же поддержки из песчаника; разрыв изделий из базальта наблюдался при 3700-4700 кг, а разрыв таких же изделий из песчаника - при 1200 кг.
Термические свойства : а) переплавленный базальт противостоит изменениям температуры, даже резким; пластинка базальта в 8 мм толщины, погружаемая попеременно в кипящую воду и в холодную, не дала никаких признаков растрескивания; изоляторы, выставленные на солнце и затем попадавшие под грозовой ливень, а также изоляторы, испытанные согласно правилам Французского союза электрических синдикатов (внезапный перенос из воды при 65° в воду при 14°), не показали никакого изменения электрических свойств; верхний предел теплового интервала может быть еще повышаем; б) в момент затвердевания базальт допускает заштамповку или иное введение в него железных частей любого объема и крепко пристает к ним, не требуя цементировки; в) базальт стойко выдерживает значительные нагревы, не обнаруживая разрывов, трещин, «утомления» или «постарения»; г) по малой теплопроводности базальт может служить тепловым изолятором.
Гигроскопичность . Будучи вполне компактным и облитым автогенной глазурью, базальт вполне водоупорен и негигроскопичен.
Электрические свойства : а) базальт обладает значительной электрической крепостью: у мостового базальта она оказалась около 32 kV/cм при толщине пластин в 18 мм, а у специального электротехнического базальта, как подвергавшегося термической обработке, так и у остеклованного, - от 57 до 62 kV/см при той же толщине; б) когда происходит пробой и образуется мощная дуга, базальтовый изолятор все-таки этим не повреждается, ибо по прекращении дуги место пробоя заплывает, и изолятор залечивается бесследно; в) базальтовые изоляторы при обработке сами собою покрываются стеклоподобной базальтовой глазурью в 1,5-2 мм толщины, постепенно переходящей внутрь к базальту зернистому; эта глазурь представляет превосходное препятствие поверхностным электрическим утечкам и предохраняет изоляторы и прочие изделия от гигроскопичности и от действия атмосферных агентов; имея состав, тождественный с составом самого изолятора, глазурь держится на нем как однородное тело и потому не подвергается опасности растрескаться или облупиться. Кроме того, при насильственном повреждении этой глазури обнажается вещество того же состава, так что указанное повреждение не бывает для изолятора гибельным.
Химические свойства . В химическом отношении изделия из базальта, по французским сведениям, весьма стойки; в табл. 1 приводятся данные о действии различных реагентов на переработанный базальт.
Данные дальнейших испытаний приведены в табл. 2.
Внешний вид . Переплавленный, но неотожженный базальт напоминает стекло: он обладает блестящим изломом, буро-черным цветом и хрупок. После отжига переплавленный базальт получает черный или темный цвет, матовый мелкозернистый излом и вязкость натуральной породы. Наружный вид изделий зависит от материала формы и изложницы (см. п. 4).
Итак, по механической прочности, термической и химической стойкости, высоким и своеобразным электрическим свойствам, дешевизне и сравнительно легкой обрабатываемости переработанный базальт должен быть признан одним из наиболее замечательных материалов электротехники.
6. Применение переработанного базальта . Базальтовая промышленность еще слишком молода, чтобы можно было в настоящее время предвидеть все виды применения нового материала. Пока наметились следующие: а) в сетях сильных токов высокого и низкого напряжений - линейные изоляторы на открытом воздухе (фиг. 6),
опорные изоляторы, изоляторы третьей шины электрических ж. д. и метрополитенов (фиг. 7), выводные изоляторы на высоком напряжении;
б) в сетях слабого тока и в радиосвязи - телеграфные и телефонные изоляторы, оттяжные изоляторы и прочие изоляционные части для антенн; в) в электрохимической промышленности - изоляторные подставки для аккумуляторов, посуды, ванн и пр.; г) в общей химической промышленности - кислотоупорное оборудование, в том числе всевозможная посуда, ванны, краны, пропеллеры и т. д., оборудование на температуру до 1000°; д) в строительстве - изоляционные мостики (фиг. 8), мостовые, лестничные ступени, облицовка стен и полов, особенно когда имеются кислые испарения, и т. д.
Линейные изоляторы . В виду исключительного интереса, представляемого базальтом в электротехнике, приводим данные испытаний в Парижской центральной электрической лаборатории десяти изоляторов с залитыми в них железными штырями, причем пять из них были предварительно подвергнуты тепловому испытанию (см. п. 5). При сухом испытании первые скользящие по изолятору искры появлялись при 32,5-38 kV, дуга образовывалась при 35-43 kV, пробой юбки получался при 40 kV, а шейки – при 37,5-39,5 kV. Мокрое испытание под искусственным дождем дало образование дуги при 18-20 kV, после чего через 30 сек. изолятор пробивался. Испытание под маслом установило пробивное напряжение при 35-58 kV. Испытание оттяжных изоляторов переменным напряжением, которое поднимали до пробоя и затем, немедленно после пробоя, начинали снова поднимать до нового пробоя, и так 4 раза, дало результаты, представленные в табл. 3.
Изоляторы телеграфного типа . Испытанием базальтовых изоляторов сильного тока, по типу приближающихся к телеграфным, произведен, на Московской научно-испытательной телеграфной станции, установлено поверхностное электрическое сопротивление базальтовых изоляторов значительно более высокое, чем у соответственных фарфоровых; но при испытании под дождем сопротивление базальта восстанавливалось несколько медленнее, чем у фарфора. Вероятно, это зависело от грубой поверхности испытывавшихся сильноточных изоляторов, для которых не были приняты во внимание требования телеграфии.
7. Другие применения базальта . Кроме применения натурального базальта в качестве строительного материала и щебня, и применения термически переработанного базальта в различных отраслях промышленности, базальт и родственные ему породы идут также в качестве составной части при керамическом и стекольном производстве. Так, боржомский андезит уже несколько лет применяется при варке стекла для бутылок под боржомскую минеральную воду, придавая ему прочность и темную окраску. Английский фарфоровый завод Веджвуда издавна выпускает глиняную посуду с черным неглазурованным по массе и легко полирующимся черепком, т. н. «базальтовую» (Basalt) или «египетскую» (Egyptian), - масса для нее содержит базальт.
Базальт – это наиболее распространённый природный камень, порода вулканического происхождения, которую можно обнаружить в виде межпластовых тел или потоков лавы, возникших после извержения вулкана. Богатые залежи расположены в Индии, США и на Гавайских островах. Наиболее известные месторождения базальта - это вулканы, расположенные на Камчатке и Курильских островах, а также Везувий и Этна.
Описание: базальт горная порода с отличными характеристиками
Данный камень базальт имеет чёрный, дымчатый, тёмно-серый или зеленовато-чёрный цвет. Основу его состава образуют авгит и полевой шпат.
Плотность камня составляет 2530-2970 кг/м 2 ;. Водопоглощение варьируется в пределах от 0,25 до 10,2 %. Коэффициент Пуассона составляет 0,20-0,25. Удельная теплоёмкость 0,85 Дж/кг К при 0°C. Температура плавления находится в пределе 1100-1250 °C, в некоторых экземплярах этот показатель доходит до 1450 °C. Сопротивление находится в пределах 60-400 МПа.
Химический и минеральный состав базальта
В минеральный состав базальта входит:
- вулканическое стекло,
- микролиты плагиоклазов,
- титаномагнетита,
- магнетита а также клинопироксена.
Структура минерала – порфированая, стекловатая или скрытокристаллическая афировая. Породы первой разновидности отличаются наличием небольшого количества примесей призм пироксенов чёрного цвета, а также изометричных кристаллов оливина, имеющего жёлто-болотный оттенок. Подобные вкрапления могут достигать четверти всей массы.
Помимо этого, в составе базальта может присутствовать роговая обманка и ортопироксен. Самым распространенным акцессорным минералом считается апатит.
Базальт добывают преимущественно из потоков лавы вулканов. Куски, добытые из верхней части, могут быть пузыристыми, так как во время остывания вулканической породы, из неё выходят пары и газы. Затем в получившихся отверстиях могут откладываться иные минералы, наиболее распространенными среди них является пренит, цеолит, кальций и медь. Такого вида базальт именуется миндалекаменным.
Практическое применение базальта
Строительные материалы, изготовленные из этого камня, широко используются в строительстве, поскольку им присущи:
- устойчивость к истиранию,
- к влиянию щелочей и кислот,
- отличные показатели теплоизоляции и шумопоглощения, прочность, термоустойчивость и огнеупорность,
- высокая диэлектричность,
- долговечность,
- паропроницаемость и,
- что не менее важно, экологичность.
Данный минерал используют в качестве строительного камня, для производства минеральной ваты, наполнителя для бетона и каменного литья. Из него также делают дорожные и облицовочные камни, получают щебень и кислотоупорный порошок. Облицовочные плиты на данный момент одновременно с декоративной целью выполняют функцию изоляторов. Благодаря устойчивости к атмосферным воздействиям, базальт хорошо подходит для отделки внешней части строений, а также для отливания уличных скульптур.
Производство базальта и продукции на его основе
Чаще всего производство базальта – это горнодобывающая отрасль. В специальных карьерах и рудниках добывается камень, на основе которого в последствии производится разная продукция.
В виде базальтового волокна этот минерал применяется для утепления зданий и крыш, в трехслойных панелях-сэндвичах, изоляции низкотемпературных агрегатов оборудования при извлечении азота и создании кислородных колонн, для тепло- и звукоизоляции трубопроводов, плит, каминов и других жаровен, энергетических агрегатов и в целом зданий и сооружений любого назначения.
Базальт в расплавленном виде применяется для создания ступеней лестниц, фасонных плиток и других строительных материалов. Из него отливают аппараты произвольных форм, среди которых подставки для аккумуляторов, а также изоляторы для сетей с напряжением различной величины. Порошок из такого материала используется для производства прессованных армированных изделий.
Распространенные виды базальта
Виды базальта отличаются друг от друга различными показателями, в первую очередь, такими как цвет и структура. Самой известной торговой маркой является разновидность под наименованием «Базальтина». Это материал итальянского происхождения, который добывают недалеко от столицы этой страны и используют в основном в архитектурных целях ещё со времён Древнего Рима.
Его прочность сравнима с прочностью гранита, а декоративные качества с декоративными качествами известняка. Камень после укладки долго сохраняет насыщенность цветовой палитры. Поэтому его стоимость нередко превышает цену иных торговых марок более в чем в два раза.
Другая разновидность – азиатская . Её отличает тёмно-серая окраска и умеренная цена. Его широко используют в дизайнерских и архитектурных целях.
Мавританский зелёный базальт имеет насыщенный тёмно-зелёный оттенок, с присутствующими в нем различными вкраплениями, которые придают камню оригинальный внешний вид при сохранении всех физико-механических характеристик. Только критерии твёрдости и морозостойкости несколько ниже.
Сумеречный базальт привозят из Китая. Он имеет дымчато-серый или чёрный цвет. Его признают самым крепким и износо- и морозостойким среди всех разновидностей данного минерала. Он хорошо защищён от негативного атмосферного воздействия.
Базальт является самым распространённым магматическим горным природным минералом, получается он из вулканических пород, после того, как происходит извержение, температура его может достигать нескольких 1000 °C.
Камень быстро узнаваем, так как бывает тёмный, чёрный, серо-чёрный, дымчатый. Чаще всего он имеет следующий вид: темная тяжелая масса, где просматриваются маленькие светлые прямоугольники полевого шпата и бутылочно-зеленые глаза оливина. Минерал является очень твёрдым, обладает большой плотностью, равной 2530-2970 кг/м2, высокой температурой плавления, варьирующей в пределах 1100-1250 °C,
В природных условиях камень можно увидеть в виде потоков, исходящих из лавины, появляющейся в процессе извержения сквозь имеющиеся вулканические трещинки. Имеется несколько видов этого камня: одни содержат оливин, другие нет — их называют толеитовыми содержащие в своем составе частички кварца. Камни с наличием оливина можно найти на тихоокеанских островах.
Залежи минерала были обнаружены в Индии и в Америке. Много камней находится в Италийских вулканах Везувия и Этна. Сегодня камень добывают на Камчатке, в Ирландии, Шотландии и Исландии. В Украине можно тоже найти их следы.
Базальт – свойства и широкое его применение
В составе камня содержится: вулканические стекла, микролиты, титаномагнетит, магнетиты и еще клинопироксен. Минерал имеет порфированную, стекловатую и скрытую кристаллическую афировую структуру.
Свойства, которыми обладает базальт, характеризуют его, как самый надежный и защитный элемент для облицовочных работ. Камень обладает следующими свойствами:
- огнеупорность;
- прочность;
- долговечность;
- звукоизоляция;
- теплоизоляция;
- экологическая чистота.
В своем составе имеет авгит, кальциевый полевой шпат и его разновидности. Иногда встречается примесь оливина.
Благодаря минералу изготавливают качественные добавки к щебенке, прочные волокна, из которых делают теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы. В основном применяют для создания качественных плит.
Широко используют камень в строительной области в виде облицовочных материалов, с его помощью изготавливают скульптуры и разные статуи, а еще он применяется для наружной отделки большинства зданий. Камень обладает необычным свойством, способен выдерживать как высокие, так и низкие температурные показатели, и поэтому он имеет широкое применение на улице.
Облицовка, выполненная именно из этого камня , создает красивый внешний вид любого здания. Он на протяжении многих лет будет таким же, как и в день его установки. Срок его эксплуатации насчитывает много десятков лет. Его легко устанавливать, для этого не нужны никакие стяжки и другие укрепления. Камень сам по себе обладает отличными характеристиками, позволяющими наслаждаться экологичностью и долговечностью используемого материала и шедевров, созданных с его помощью.
Из большого количества имеющихся плит, чаще всего встречается плиты содержащие базальт . Они обладают высокой прочностью и хорошо поддаются нарезке и распилу. Из них строят самые сложные и серьезные конструкции. Эти плиты являются экологически безопасными и не оказывают большую нагрузку на фундамент.
Плиты из этого минерала эффективно занимаются регулировкой и поглощением высокого уровня шума в жилых домах и других общественных помещениях.
Минерал владеет широким спектром полезных свойств, способных не только улучшать внешний вид, но предотвращают неблагоприятные последствия после того, как завершилось строительство и началась дальнейшая эксплуатация. Свойства шума и звукоизоляции позволяют обеспечить хорошие условия для проживания в жилых домах.
Порода этого минерала обладает высокой пожарной стойкостью, может выдерживать температуру выше 1500 градусов Цельсия и применяется в виде противопожарной защиты. Минералы могут противостоять действию щелочей, кислоты, красок, имеют высокую устойчивость к истиранию. Служит незаменимым природным наполнителем для создания блоков из бетона.
Главным критерием все же является экологичность данного минерала. В расплавленном виде минерал используют для создания ступенек, лестниц, плиток и других стройматериалов. Порошки из камня применяют для изготовления армированных и прессованных изделий.
Черный цвет минерала замечательно взаимодействует с серебром. Из него делают необычные ювелирные изделия, которые являются прекрасным дополнением к вечерним нарядам. Светлые оттенки камня применяют для изготовления роскошных браслетов, бус, поясов, ожерелья, а также разных наборов.
Базальт – основное происхождение и процесс изменения
Базальт получается в результате плавления горных пород, таких как: лерцолиты, гарцбургиты, верлиты. Основной состав определяется химическими и минеральными соединениями, которые содержат протолит и сохраняют степень его плавления.
Имеются следующие виды минералов:
- океанические хребтовые;
- континентальные;
- внутриплитные.
Данный вид камня легко изменяется в результате проведения гидротермальных процессов. Особенно видны изменения камней, которые изливаются на дне морей и океанов. Они энергично соединяются с водой, при этом из них выделяются и оседает много полезных компонентов.
В процессе метаморфизма камни могут превращаться в зелёные сланцы, все зависит от условий. А если на них оказывается давление, они вообще могут обрести голубоватый цвет.
Утверждение о том, что базальт - владыка Вселенной, очень близко к истине. Почему? Этот удивительный натуральный камень существует не только на планете Земля, залежи его имеют широкое распространение на Марсе, Луне, Венере и других планетах.
В статье дана общая характеристика базальта, представлены его свойства, состав и области его применения.
Общая информация о базальте
Считается, что название «базальт» произошло от греческого слова, переводящегося как «базис» или «основа». В современном понимании «базальный» - «нижний». Выходит, что базальт - это порода базисная, на которой держится все остальное.
Есть и другие версии. Слово «базал» на одном из африканских наречий означает «кипение». Эфиопы считают, что это минерал, сначала прошедший процесс кипения в жерле вулкана, а потом излившийся на земную поверхность. И эта версия близка к истине.
Свойства вулканической породы базальт проявляет так же часто, как и качества основы материковых плит. По всей планете он распространен довольно широко, но в большей степени встречается на территориях с явной вулканической активностью.
Распространение
Базальты - это экструзивные магматические породы с плотной и мелкозернистой структурой, встречающиеся в местах извержения вулканов. Молодую горную породу можно встретить в окрестностях Курильских и Камчатских вулканов. Удивительной красоты черные и зелено-черные базальты есть в районах Этны и Везувия. На Гавайях извергается почти черный природный камень.
Ученые высоко ценят австралийские базальты и камни на одном из утесов Канады. На этом экзотическом континенте сохранились древнейшие базальтовые монолиты. Чрезвычайно много этой горной породы и в Индии. Здесь Индостанская тектоническая плита, глубоко врезавшись в Евразийскую, сгребла в кучу в виде Гималайских гор осадочные отложения, вывернув таким образом нижние базальтовые слои.
Базальт - это удивительно красивый камень, встречающийся в природе с самыми разнообразными оттенками. Выдающимися декоративными свойствами обладают базальты западноафриканского происхождения. Славятся мавританские сорта оригинальными расцветками: красивыми цветными вкраплениями на темно-зеленом фоне камня. Хоть базальт, по сравнению с другими камнями, менее морозоустойчивый, спрос на него огромен. Довольно широко применяется он как строительный материал.
В Китае сумеречный базальт имеет серый оттенок. Применяется он как в качестве отделочного материала в строительстве, так и для мощения дорог. Наиболее прочными и устойчивыми к атмосферному воздействию считаются сибирский и китайский базальты.
Внешне камень выглядит не особо примечательно. Состоит он в большей степени из авгита и кальциевого полевого шпата. Обычно камень этот по цвету черный или тёмно-серый, что связано с содержанием в нем плотных мелкозернистых пород.
Теоретически базальт разделяют на 2 вида: первый содержит желтовато-зеленоватые кристаллы оливина, во втором встречаются оригинальные кварцевые вкрапления.
Свойства природного камня
Базальт - прочный и тяжелый камень с привлекательными физическими свойствами. Он имеет высокую прочность и хорошую относительную упругость. Также положительным является то, что какие-либо изменения температуры никак не влияют на него. А еще он устойчив и к щелочам, и к кислотам, а также практически не впитывает влагу.
Есть еще одно важное преимущество у базальта - он устойчив к коррозии, у него полное отсутствие индуктивности и проводимости поля при влиянии радиочастотной энергии. А самым важным считается то, что материал, являясь чистейшим продуктом земных недр, экологичен.
Создаются базальты в вершинах потоков пепла и лавы. Происхождение их вулканическое, а цветовые колебания камней напрямую зависят от оттенков и состава лавы.
В основном состоит порода из пироксена и плагиоклаза. Мелкие кристаллы на базальте образуются при остывании и затвердевании магмы. Как правило, это происходит на поверхности земной коры. Часты такие образования в процессе спрединга на дне океана, потому что при контакте с морской водой магма охлаждается намного стремительней.
Базальт - основа океанической коры, и его большие массы производятся выше горячих точек океана. Огромное количество лавы при извержении вулкана проходит через земную кору и поднимается на ее поверхность. Так образуются базальтовые камни - магматические породы.
Использование в лечении
Объединяя в себе стихии огня, воздуха, земли и воды, камень накапливает и долго удерживает в себе тепло. Подобные свойства базальта нашли применение в медицине. Он обладает прекрасной способностью термически воздействовать на организм.
С древних времен базальт успешно применяется в восточной медицине, практикуется он в стоун-терапии (массаж с использованием горячих камней вулканических пород). Эта методика способствует укреплению иммунной системы организма. Особенно хороши в этом плане базальты, содержащие оливин. Под влиянием тепла этих камней (нагреваются они до 55 градусов), проникающего вглубь тела до четырех сантиметров, происходит расслабление организма, а это способствует снятию стресса.
Базальт в стоун-терапии, которая основана на контрастах, выполняет роль горячего камня, в то время как холодным является мрамор. Такая терапия способствует избавлению тела от мышечных спазмов, почечных болей и остеохондроза. Важное условие восточной методики - применение камней в их естественном природном виде. Чем крупнее камень, тем влияние его на организм существеннее.
Горячий базальт хорош и в сочетании с природными эфирными маслами, что прекрасно влияет на релаксацию организма. Камни после каждого сеанса лечения рекомендуется чистить от накопившейся в них отрицательной энергии. Следует промывать их в чистой воде или помещать на определенное время в сухую соль. По окончании таких процедур базальт нужно выложить на место, освещенное солнцем, для подзарядки их энергией.
Применение
Базальт - это камень, широко используемый в обычной жизнедеятельности человека. В последние годы все большее применение получает базальтовое литьё, используемое для изготовления химической аппаратуры, кислотоупорных труб и пр.
Прекрасные эстетические свойства строгого благородного камня используются для создания больших и малых скульптурных групп, ювелирных и интерьерных украшений. Торжественная чернота базальта прекрасно сочетается с блеском серебра. Применение в изготовлении ювелирных украшений находит и более светлый базальт. Колье, браслеты, бусы и пояса, выполненные из полированных базальтовых форм, представляют удивительно красивые комплекты.
Также сегодня производится и мебель из литого базальта. Часто и в оформлении придомовых территорий можно встретить каменные детали (колонны, пешеходные дорожки, лестницы и пр.), выполненные из элегантного базальта.
В заключение о некоторых интересных фактах
Сегодня широко используют базальт. Что только не выполняют из него! Современные производители выпускают из этого удивительного материала теннисные ракетки, скейтборды, сноуборды, лыжи, революционно новые акустические базальтовые системы с прекрасным восприятием колебаний и многое другое. Из этого природного камня изготавливают удивительно легкую и в то же время крепкую ткань.