Все о песчанике: происхождение, свойства, месторождения и применение камня
Дикий камень - удивительный, доступный, щедрый дар природы. Огромное разнообразие его видов даёт много возможностей для применения в разных областях человеческой жизни - от архитектуры до медицины. Выжимку из подробного анализа читайте в этой статье.
Другие названия: «дикарь», псаммолит, псаммитолит.
Что такое песчаник
Псаммитолит - один из видов осадочных горных пород. Природный строительный, отделочный и поделочный материал, прекрасные качества которого люди оценили уже 5000 лет назад.
Происхождение песчаника
Псаммолит образуется на дне рек, озёр, морей и океанов. Сначала горные породы разрушаются, превращаются в псаммит - песок, затем он перемешивается с природными цементирующими веществами, под давлением воды спрессовывается в течение столетий и преобразуется в высокопрочный минерал. Этот процесс называют литизацией. Также в некоторых случаях цементация породы происходит и без участия соединяющих частиц: при механическом сжатии (давление на огромной глубине) или расплавлении в твёрдом состоянии. Чем дольше песок подвергается сжатию, тем более зрелым и прочным становится этот стройматериал.
В случае образования полезных ископаемых на дне морей и океанов, через миллионы лет, в результате естественного движения земной коры (тектонической активности), рельеф поднимается, дно становится горами и равнинами на поверхности земли и крупные месторождения ценнейших осадочных пород становятся доступными для добычи.
Состав песчаника
Так как это полезное ископаемое потрясает разнообразием видов, существует множество классификаций по составу, отечественных и зарубежных, интересных в научном плане. Здесь же мы остановимся на показателях, полезных обработчику камня, дизайнеру, строителю и, конечно, покупателю.
Наиболее распространён «дикарь» из кварцевого песка. Реже встречаются породы из полевого шпата, кремния, слюды, глауконита и многих других минералов. Существуют даже породы с содержанием полудрагоценных примесей: турмалин, опал, циркон, апатит, гранат, гематит и др. Цементом могут служить: глинозём, каолин, кремнезём, кварц, полевой шпат, опал, гидрооксид железа (ржавчина), и т.д.
Нередки также вкрапления растительного или животного характера, например: древесина в породе, образованной на дне рек, раковины, элементы окаменелостей вымерших рыб и животных - в океанском камне.
По количеству минералов в составе песка, псаммолиты разделяют на:
- моногенные (один минерал),
- олигомиктовые (два минерала),
- полимиктовые (три минерала и более).
Свойства песчаника
Данные, приведенные ниже, достаточно общие. Если необходимы параметры выбранной вами породы, стоит уточнять их непосредственно у производителя или добытчика.
Плотность песчаника зависит от размера частиц, цементирующего вещества, прочих факторов и может колебаться от 1,6 гр/см3 до 2,77 гр/см3.Некоторые виды достаточно хрупкие, некоторые по прочности приближаются к граниту. Это зависит от внешних факторов, состава песка, цемента. Например, породы с опаловым и халцедоновым цементом обладают высокой прочностью, с гипсовым, глинистым, мергелистым или известковым - средней прочностью. Есть виды, которые распадаются в воде.
Твердость по шкале Мооса: от 4 до 6.Предел прочности на сжатие в сухом состоянии от 10 до 140 МПа.
Снашиваемость из-за трения - 0,55-0,72 гр./см2.
Морозостойкость - F50-F75. Выдерживает 50-75 циклов замораживания и размораживания.
Огнеупорность - кварцитовый псаммолит выдерживает 1700-1770°С без физических изменений.
Водопоглощение низкое.
Некоторые виды отличаются низкой теплопроводностью.
Виды песчаника
По размеру песчинок в структуре псаммитолиты в России классифицируют таким образом:
Структура |
Размер обломочных зёрен, мм |
---|---|
Грубозернистая |
2 - 1 |
Крупнозернистая |
1 - 0,5 |
Среднезернистая |
0,5 - 0,25 |
Мелкозернистая |
0,25 - 0,1 |
Тонкозернистая |
0,1 - 0,05 |
Источник: «Осадочные горные породы. Систематика и классификация». Бетхер О.В., Вологдина И.В.
Также вы можете встретить разнозернистый псаммитолит - результат образования «дикаря» из частиц, сильно отличающихся по размеру. Это могут быть и более крупные, чем песок, куски породы раннего периода в составе дикого камня.
Весьма интересен кварцито-песчаник - промежуточное звено между кварцевым песчаником и кварцитом. Эта порода гораздо плотнее, прочнее «дикаря». Процесс превращения одного минерала в другой без плавления называется метаморфизмом. Происходит в результате действия высокого давления и тепла в зонах стыков континентальных плит.
Аркозы состоят более чем на 25% из полевого шпата. Зёрна в породе угловатые, разноразмерные.
Граувакки - очень прочные полимиктовые разнозернистые породы графитовой, черной окраски со множеством неожиданных оттенков и примесей.
В литографии - печати рисунков при помощи камня, использовали литографический песчаник - минерал высокой плотности с однородным составом. Его шлифовали, наносили рисунок, затем протравливали специальным составом, смывали. Получался каменный штамп, на который затем наносили краску и делали оттиски.
Стоит также пару слов сказать о том, что называют песчаником-ракушечником. По сути своей, это - известняк. Он состоит обломков ракушек, образующих пористую структуру, известкового цемента, иногда песка. Эта окаменелость более хрупкая, поэтому ее применяют только в отделке.
Особое место занимают оолиты и пизолиты - пористые отложения из ооидов - мелких шариков, сцементированных между собой. Пизолиты отличаются тем, что шарики крупнее, чем в оолитах, более 2 мм. в диаметре. Оолит ещё называют яичным камнем, причем обычно это также вовсе не песчаник, а известняк. Как и другие осадочные породы, они могут быть очень разными по составу.
По степени обработки разделяют: бутовый камень (необработанный), пластушка и фонтанка (естественным образом откалывающиеся куски), плитняк (более плотный «дикарь», разрезанный на пластины), для строительства нарезают на блоки, подходящие для кладки.
Для декоративных целей вы легко подберёте песчаник нужной фактуры: грубой, шероховатой или гладкой. Это зависит от размера песчинок, метода обработки. Чтобы получить гладкий песчаник, его шлифуют и полируют. Иногда наносят защитное покрытие, чтобы сохранить природный цвет.
Популярен галтованный камень - обработанный в специальном барабане с абразивными частицами. Получается нечто среднее между просто нарезанными кусками и теми, которые в природе годами окатывались водой до гладких «кругляшей» - куски с неровными, но скругленными краями и сглаженной фактурой на плоских частях.
Цвет песчаника
В следствие большого разнообразия факторов, влияющих на формирование породы, этот экологичный материал радует дизайнеров и владельцев частных домов широкой цветовой палитрой и приличным выбором рисунков. Более того, каждый срез имеет уникальный узор.
Наиболее распространен серый «дикарь», с буроватым или зеленоватым оттенком - глауконитовый вид.
Наличие в составе железа придает минералу ржаво-бурый или темно-красный тон - это элитный красный песчаник. Он очень красив и прочен. Помимо этого, не выгорает под солнцем, не боится значительных перепадов температур и влажности. Вероятно, причина в том, что этот вид был образован в более древнем периоде и дольше «созревал».
Некоторые оттенки красного получают, обжигая сырьё в печах при температуре 400-550 °С. В результате цветовая палитра расширяется от розового до терракоты. Помимо этого, увеличивается практичность минерала: повышается твердость, устойчивость к воздействию окружающей среды.
Роскошный белый песчаник и светло-серый обычно на 90% состоят из кварца. Их часто используют для отделки фасадов, колонн, создания архитектурных элементов и скульптур.
Тёмно-коричневый и черный песчаник образуются в результате примеси органических веществ - битумов. Выглядит презентабельно, особенно в декоре фасадов и ограждений.
Серо-голубой, серо-синий, серый, темно-серый оттенки можно обнаружить под общим названием: синий песчаник. Это - очень прочный материал. Особенно эффектно в этом цвете выглядит фактура «дракон».
Так называемый желтый песчаник выглядит желтовато-бурым или светло-бурым благодаря фосфатному цементу. Очень распространён в природе. Поверхность шероховатая, зернистая. Морозостойкость высокая, а прочность - не очень, по этой причине используют для отделки.
Также вы можете встретить другие цвета и названия рисунков: малиновый, медовый, терракотовый, тигровый, тигровый розовый, радужный, капучино, опавшая листва. Привлекателен рисунок, похожий на древесный: желтоватая, желто-коричневая, светло-коричневая гамма с характерными разводами. Красиво выглядит плитка с янтарным узором.
Месторождения и добыча песчаника
Залежи минерала распространены по всему миру.
В России это полезное ископаемое было обнаружено в Московской и Кемеровской областях, в Поволжье, на Урале, на Северном Кавказе и в Закавказье, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.
Особенно знамениты карьеры в Ростовской области и в Дагестане. В Карелии, недалеко от села Шокша, получают прославившийся на весь мир древний красный кварцито-песчаник протерозойского периода - Шокшинский порфир.
Добывают разными способами, в зависимости от глубины залегания, размеров и прочности:
- Камнерезный. Самый точный, практичный и бережный вариант. Ископаемое разрезают на части.
- Метод воздушной подушки, или контролируемый взрыв. Безопасный, бережный приём, позволяющий получить материал без микротрещин. В пласте проделывают шурфы, в которые закачивается воздух. Под давлением воздуха минерал раскалывается. Места расколов прогнозируемые.
- Буровзрывной. Самый опасный способ с большими потерями. Используют для прочных кварцевых и кремнистых пород, когда другие варианты не подходят. В скале бурятся отверстия, куда закладывается взрывчатка. После взрыва получают куски неровной формы, порядка 70% от объема и щебень - около 30%. Материал получается со скрытыми дефектами.
Полученное сырьё пилят, затем режут на стандартные блоки, слэбы. Часть материала отправляется на фабрику для дальнейшей обработки, часть фасуется, отгружается прямо с карьера и доставляется покупателям по всей стране.
Преимущества песчаника
Прогресс, давший множество дешевых синтетических решений, не остановил его добычи, поскольку потребители всё еще ценят натуральность и экологичность. А в случае с диким камнем еще и невысокую стоимость материала в сочетании с практичностью и презентабельным внешним видом.
Многие сорта химически инертны. К тому же, он не накапливает радиацию.
Песчаник - камень, способный озолотить мастера:
- В природе его очень много,
- относительно легко добывать,
- он эстетичен,
- пользуется активным спросом,
- гармонично сочетается с другими природными отделочными материалами,
- может быть удачным решением не только для элитного строительства, но и при небольшом бюджете, если выбрать недороги сорта,
- можно подобрать нужный вариант для воплощения почти любой задачи или фантазии,
- его легко обрабатывать.
Недостатки песчаника:
- тяжелый,
- необходимо применять водостойкий плиточный клей при наружных работах,
- мастера не рекомендуют использовать некоторые виды для наружного декора в северных районах.
Где используется
- Архитектура. Многие памятники архитектуры были построены из него или отделаны им. В одном только Санкт-Петербурге насчитывают порядка 30 объектов.
- Скульптура. Например, египетский Сфинкс.
- Строительство частных зданий. Есть виды, обладающие низкой теплопроводностью, благодаря чему из них можно построить отличный дом из песчаника, в котором будет тепло зимой и прохладно летом.
- Облицовка каменной плиткой стен, пола, каминов, лестниц.
- Балясины для лестниц, колонны, балюстрады, подоконники, столешницы, раковины.
- Декоративные изделия в интерьере: вазоны, статуи, фонтаны.
- Мозаика: панно, барельефы.
- Поделки.
- Кладка и заливка фундамента - добавляют щебень в раствор.
- Для внутренней отделки стен применяют подобным образом, выбирая более мелкие фракции.
- Облицовка фасадов, ступеней, зон для барбекю, отмосток, ограждений, беседок.
- Тротуары и садовые дорожки.
- Ландшафтный дизайн: отдельно лежащие природные валуны интересной формы, садовые скульптуры, альпийские горки, обрамление клумб, водопады, фонтаны, даже выкладывают дно и побережье небольших водоёмов.
- Производство динаса - огнеупорного кирпича для обкладки внутренних стенок электрометаллургических, мартеновских, коксовых и стекловаренных печей.
- Производство стекла.
- Производство асфальта.
- В качестве флюса при выплавке меди и никеля.
- Сырьё для получения ферросилиция, карбида кремния (карборунда) и силумина (сплава алюминия и кремния).
- Производство жерновов, точильных камней.
- Производство удобрений.
- Литография - один из способов тиражирования рисунков.
- Ювелирное производство: бусы, браслеты, серьги.
- Оформление аквариумов и террариумов - тут чаще всего применяют пещеристый вид: бут разной формы белого, бежевого и желтоватого оттенков с большим количеством сквозных отверстий.
- Литотерапия - лечение прикладыванием нагретых камней и массажем.
- Ортопедические дорожки для малышей.
- Ритуальные услуги - плиты, памятники.
Интересные факты о песчанике
Нет числа архитектурным шедеврам, при создании которых использованы разные виды этого минерала. Многие занесены в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Например: Версальский дворец во Франции, пирамиды в Египте, минарет Кутб-Минар в Индии, древний город Петра в Иордании, здания исторического центра Москвы и Санкт-Петербурга, и даже непостижимый Стоунхендж в Англии.
Природа также создала удивительные объекты из окаменелого песка, охраняемые ЮНЕСКО. Например, Большой Каньон в США, где обнаружили Кембрийский ленточный песчаник (Cambrian Tapeats Sandstone), лежащий на фундаменте Вишну (Vishnu Basement Rocks).
Из Шокшинского малинового порфира, или «вельможного камня», созданы колонны вестибюля Старого Эрмитажа, средняя часть постамента памятника Николаю I «в Северной Венеции», отделка мавзолея В.И.Ленина, могилы Неизвестного солдата у Кремлёвской стены в Москве, а также саркофаг Наполеона Бонапарта в Париже.
Карьер близ Шокши, где добывают это ценное ископаемое, можно посетить с экскурсией.
Существует мнение, что этот минерал обладает некими сакральными свойствами.
Обнаружение битумной породы иногда указывает на месторождение нефти.
В пористых видах этой окаменелости иногда обнаруживают воду, газ или нефть.
Сейчас модны столешницы из натуральных материалов и накладные раковины. Будучи выточенными из дикого камня, они завораживающе прекрасны.
Этот материал настолько популярен, что люди научились делать искусственный аналог. Конечно же, он, как любая подделка, не обладает всеми преимуществами оригинала.