The Geology of Bricks

Den vanlige teglstenen er en av våre største oppfinnelser, en kunstig stein. Murstein transformerer lav styrke med gjørme til sterke materialer som kan tåle i århundrer når de blir tatt vare på.

Hovedingrediensen i murstein er leire, en gruppe av overflate mineraler som oppstår ved forvitring av stollende bergarter. I seg selv er leire ikke ubrukelig - å lage murstein av vanlig leire og tørke dem i solen gjør en solid bygning "stein." Å ha litt sand i blandingen hjelper til med å forhindre at disse klossene sprekker.

Sundried leire er lite forskjellig fra myk skifer.

Mange av de eldste bygningene i tidlig Midt-Østen var laget av soltørkede murstein. Disse varte vanligvis omtrent en generasjon før mursteinene ble dårligere fra omsorgssvikt, jordskjelv eller været. Med gamle bygninger smeltet i hauger med leire ble de gamle byene jevnlig jevnet og nye byer bygget på toppen. Gjennom århundrene vokste disse byhaugene, kalt forteller, til betydelig størrelse.

Å lage soltørkede murstein med litt halm eller møkk er med på å binde leiren og gir det like gamle produktet kalt adobe.

De gamle perserne og assyrerne laget sterkere murstein ved å steke dem i ovnene. Prosessen tar flere dager, og hever temperaturen over 1000 ° C i et døgn, og avkjøles deretter gradvis. (Dette er mye varmere enn mild steking eller kalsinering som brukes til å lage toppdressing til baseball felt.) Romerne avanserte teknologien, som de gjorde med betong og metallurgi, og spredte avfyrt murstein til alle deler av imperiet.

Murstein har i utgangspunktet vært den samme siden. Fram til 1800-tallet bygde alle lokaliteter med leiravsetninger sine egne teglverk fordi transporten var så dyr. Med fremveksten av kjemi og den industrielle revolusjonen ble murstein med stål, glass og betong som sofistikerte byggematerialer. I dag er murstein laget i mange formuleringer og farger for en rekke krevende strukturelle og kosmetiske applikasjoner.

Over fyringsperioden blir teglleire en metamorf bergart. Leirmineraler brytes ned, frigjør kjemisk bundet vann og blir til en blanding av to mineraler, kvarts og mullitt. Kvartsen krystalliserer veldig lite på den tiden, og forblir i en glassaktig tilstand.

Nøkkelmineralet er mullitt (3AlO₃· 2SiO₂), en blandet forbindelse av silika og aluminiumoksyd som er ganske sjelden i naturen. Den er oppkalt etter sin forekomst på Isle of Mull i Skottland. Ikke bare er mullitt hard og tøff, men den vokser også i lange, tynne krystaller som fungerer som sugerøret i adobe, og binder blandingen i et sammenhengende grep.

Jern er en mindre ingrediens som oksiderer til hematitt, og står for rødfargen på de fleste murstein. Andre elementer, inkludert natrium, kalsium og kalium, hjelper silika med å smelte lettere - det vil si at de fungerer som en flux. Alle disse er naturlige deler av mange leiravsetninger.

Jorden er full av overraskelser - vurder naturlige kjernefysiske reaktorer som en gang fantes i Afrika - men kunne det naturlig produsere ekte murstein? Det er to typer kontakt metamorfose å overveie.

For det første, hva hvis veldig varm magma eller utbrudd lava oppslukt en kropp av tørket leire på en måte som gjør at fuktigheten kan slippe ut? Jeg vil gi tre grunner som utelukker dette:

• 1. Lavas er sjelden like varme som 1100 ° C.
• 2. Lavas ville avkjøles raskt når de oppsluker overflatebergarter.
• 3. Naturlige leire og nedgravde skifer er våte, noe som vil trekke enda mer varme fra lava.

Den eneste stollete bergarten med nok energi til og med å ha en sjanse til å fyre av skikkelig murstein, var superhot-lavaen kjent som komatiite, antatt å ha nådd 1600 ° C. Men jordas indre har ikke nådd den temperaturen siden den tidlige proterozoiske epoken for mer enn 2 milliarder år siden. Og den gangen var det ikke oksygen i luften, noe som gjorde kjemien enda mer usannsynlig.

På Isle of Mull vises mullitt i gjørmsteiner som har blitt bakt i lavastrømmer. (Det er også funnet i pseudotachylites, der friksjon på feil varmer tørr berg til smelting.) Dette er sannsynligvis langt fra ekte murstein, men du bør dra dit selv for å sikre deg.

For det andre, hva om en faktisk brann kan bake riktig type sandskifer? Det skjer faktisk i kulllandet. Skogbranner kan begynne å brenne kullsenger, og når en gang startet kan disse kullsømbrannene pågå i århundrer. Selvfølgelig, skifer som ligger overfor kullbranner kan bli til en rød klinkerokk som er nær nok til ekte murstein.

Dessverre har denne forekomsten blitt vanlig ettersom menneskeskapte branner starter i kullgruver og kulminale hauger. En betydelig brøkdel av de globale klimagassutslippene oppstår fra kullbranner. I dag overgår vi naturen i dette obskure geokjemiske stuntet.