Введение
Светлоокрашенная сильно везикулярная вулканическая порода.
Пемза (/pron/'/p//ʌ//m//ᵻ//s/), называемая пумицитом в порошкообразной или пылевидной форме, – это вулканическая порода, состоящая из сильно везикулярного, груботекстурированного вулканического стекла, которое может содержать кристаллы или не содержать их. Обычно она имеет светлый цвет. Скория – это еще одна везикулярная вулканическая порода, отличающаяся от пемзы более крупными везикулами, более толстыми стенками везикул, темным цветом и большей плотностью. Пемза образуется при быстром извержении перегретой, находящейся под высоким давлением породы из вулкана. Необычная пенистая структура пемзы возникает из-за одновременного быстрого охлаждения и резкого снижения давления. Снижение давления создает пузырьки, уменьшая растворимость газов (включая воду и CO2), растворенных в лаве, что приводит к их быстрому выделению (как пузырьки CO2, образующиеся при открытии газированного напитка). Одновременное охлаждение и снижение давления фиксируют пузырьки в матрице. Подводные извержения быстро охлаждаются, и большой объем образовавшейся пемзы может представлять опасность для грузовых судов.
Свойства
Пемза состоит из высокомикровезикулярного стеклянного пирокластита с очень тонкими, полупрозрачными стенками пузырьков, образованного экструзивной магматической породой. Она обычно, но не исключительно, имеет кремнезёмистый или фелсический, либо промежуточный состав (например, риолитовый, дацитовый, андезитовый, пантеллеритовый, фонолитовый, трахитовый), но известны также базальтовые и другие составы. Пемза обычно светлых тонов, варьируясь от белого, кремового, синего или серого до зелено-коричневого или чёрного. Она формируется, когда вулканические газы, выделяющиеся из вязкой магмы, образуют пузырьки, которые остаются внутри вязкой магмы по мере её охлаждения до состояния стекла. Пемза – распространённый продукт взрывных извержений (плинианских и образующих игнимбриты) и часто формирует зоны в верхних частях кремнезёмистых лав. Пемза имеет пористость 64–85% по объёму и плавает на воде, возможно, в течение многих лет, пока не пропитается водой и не утонет. Скория отличается от пемзы большей плотностью. Благодаря более крупным пузырькам и более толстым стенкам пузырьков, скория быстро тонет. Эта разница обусловлена более низкой вязкостью магмы, из которой образуется скория. При большем количестве газа образуется более мелкозернистая разновидность пемзы, известная как пумицит. Пумицит состоит из частиц размером менее… Пемза считается вулканическим стеклом, поскольку не имеет кристаллической структуры. Плотность пемзы варьируется в зависимости от толщины твёрдого материала между пузырьками; многие образцы плавают в воде. После извержения Кракатау плоты пемзы дрейфовали по Индийскому океану до 20 лет, среди них плавали стволы деревьев. Фактически, пемза рассеивается и поддерживает несколько морских видов. В 1979, 1984 и 2006 годах подводные вулканические извержения вблизи Тонги создали большие плоты пемзы, которые проплыли сотни километров до Фиджи. Существуют две основные формы везикул. Большинство пемзы содержит трубчатые микровезикулы, которые могут придавать ей шелковистую или волокнистую структуру. Вытягивание микровезикул происходит из-за пластической деформации в вулканическом канале или, в случае пемзовой лавы, во время потока. Другая форма везикул – субсферическая или сферическая и образуется из-за высокого давления пара во время извержения. Ретикулит – это тип базальтовой пемзы, образующийся при очень высоких лавовых фонтанах. Он имеет чрезвычайно низкую плотность и состоит из сети вулканического стекла, образованной, когда везикулы почти полностью слились.
Этимология
Пемза — это магматическая порода с пенистой структурой. Название происходит от латинского слова pumex (означающего "пемзу"), которое связано с латинским словом spuma, означающим "пену". В старину пемзу называли "Spuma Maris", что на латыни означает "морская пена", поскольку считалось, что пенистый материал — это затвердевшая морская пена. Около 80 г. до н.э. её называли "lapis spongiae" на латыни из-за её пузырчатой структуры. Многие греческие ученые полагали, что пемза имеет различные источники, один из которых относился к категории морских кораллов.
Площадь
Пемзу можно найти по всему миру, она образуется в результате континентальных и подводных вулканических извержений. Плавучие камни также разносятся океаническими течениями. Как было описано ранее, пемза образуется при извержении взрывных вулканов при определенных условиях, поэтому природные месторождения встречаются в вулканически активных регионах. Пемзу добывают и транспортируют из этих регионов. В 2011 году лидерами по добыче пемзы были Италия и Турция, с показателями 4 и 3 миллиона тонн соответственно; другие крупные производители, добывшие миллион тонн и более, включали Грецию, Иран, Чили и Сирию. Общий мировой объем производства пемзы в 2011 году оценивался в 17 миллионов тонн. Еще один известный вулкан, производящий пемзу, – это Кракатау. Извержение в 1883 году выбросило такое количество пемзы, что километры морской поверхности были покрыты плавающим камнем, а в некоторых местах уровень воды поднялся на 1,5 метра.
Европа
Европа является крупнейшим производителем пемзы, с месторождениями в Италии, Турции, Греции, Венгрии, Исландии и Германии. Италия является крупнейшим производителем пемзы благодаря многочисленным действующим вулканам. На Эолийских островах Италии остров Липари полностью состоит из вулканических пород, включая пемзу. Большое количество изверженных пород на Липари обусловлено многочисленными продолжительными периодами вулканической активности, начиная с позднего плейстоцена (тирренского) и заканчивая голоценом.
Северная Америка
Пемза встречается по всей Северной Америке, включая Карибские острова. В Соединенных Штатах пемза добывается в штатах Невада, Орегон, Айдахо, Аризона, Калифорния, Нью-Мексико и Канзас. Объём производства пемзы и пемзита в США в 2011 году оценивался в 380 000 тонн, общей стоимостью 7,7 миллиона долларов, при этом около 46% приходилось на Неваду и Орегон. Айдахо также известен как крупный производитель пемзы благодаря высокому качеству и яркости породы, содержащейся в местных месторождениях. Одним из самых известных вулканов был Мазама, извергшийся 7700 лет назад в Орегоне и отложивший около 30 метров пемзы и пепла вокруг жерла. Огромное количество извергнувшейся магмы привело к обрушению структуры, образовав кальдеру, ныне известную как Кратерное озеро. Пуйеуэ-Кордон-Каулье – два сросшихся вулкана в Андах, которые выбросили пепел и пемзу на территории Чили и Аргентины. Недавнее извержение в 2011 году привело к серьёзным разрушениям в регионе, покрыв все поверхности и озера слоем пепла и пемзы.
Африка
В Кении, Эфиопии и Танзании имеются некоторые запасы пемзы. Большая часть этой плавающей пемзы откладывается на северо-западном побережье Новой Зеландии и на островах Полинезии.
Добыча полезных ископаемых
Добыча пемзы является экологически чистым процессом по сравнению с другими методами добычи полезных ископаемых, поскольку эта вулканическая порода отлагается на поверхности земли в рыхлом виде. Добыча осуществляется открытым способом. Для получения пемзы более высокой чистоты используют машины для удаления почвенного слоя. Для отделения примесей, таких как органические почвы и нежелательные породы, применяется грохочение. Взрывные работы не требуются, так как материал несвязан, поэтому используются простые машины, такие как бульдозеры и экскаваторы. Для различных применений необходимы пемза разных фракций, поэтому для получения нужных сортов используют дробилки, производящие пемзу крупного кускового размера, крупную, среднюю, мелкую и сверхмелкую.
Применение
Пемза – очень легкий, пористый и абразивный материал, который на протяжении веков использовался в строительстве, косметической промышленности, а также в ранней медицине. Она также применяется в качестве абразива, особенно в полировальных составах, ластиках для карандашей и при производстве джинсов с эффектом "каменной стирки". В ранней книгопечатной индустрии пемза использовалась для подготовки пергаментной бумаги и кожаных переплетов. Существует высокий спрос на пемзу, особенно для фильтрации воды, локализации химических разливов, производства цемента, садоводства и, все чаще, для нужд индустрии товаров для домашних животных. Добыча пемзы в экологически уязвимых районах подвергается более тщательному контролю после приостановки подобной операции в штате Орегон (США), в районе Рок-Меса, расположенном в южной части заповедника Три сестры.
Ранняя медицина
Пемза используется в медицине более 2000 лет. В древнекитайской медицине измельченную пемзу использовали вместе с измельченным слюдой и окаменелыми костями, добавляя в чай для успокоения духа. Этот чай применяли для лечения головокружения, тошноты, бессонницы и тревожных расстройств. Считалось, что употребление этих измельченных пород способно смягчать уплотнения, а позже их использовали с другими растительными ингредиентами для лечения рака желчного пузыря и проблем с мочеиспусканием. В западной медицине, начиная с начала XVIII века, пемзу, измельченную до консистенции сахара, смешивали с другими ингредиентами и использовали для попыток лечения язв, в основном на коже и роговице. Подобные составы также применялись для ускорения заживления ран, предположительно, более здоровым способом. Около 1680 года английский натуралист отметил, что порошок пемзы использовался для вызывания чихания.
Уход за собой
Пемза использовалась в качестве материала для ухода за собой на протяжении тысяч лет. Это абразивный материал, который можно использовать в порошкообразной форме или в виде камня для удаления нежелательных волос или кожи. В Древнем Египте было принято удалять все волосы с тела для борьбы с вшами, а также в качестве ритуального очищения, используя кремы, бритвы и пемзу. В Древнем Риме пемза в порошкообразной форме была ингредиентом зубных паст. Уход за ногтями был очень важен в Древнем Китае; ногти приводили в порядок с помощью пемзы, а также использовали пемзу для удаления мозолей. В римской поэме обнаружено, что пемза использовалась для удаления омертвевшей кожи еще в 100 году до н.э., и, вероятно, еще раньше. С тех пор она использовалась во многих эпохах, включая Викторианскую эпоху. Сегодня многие из этих техник все еще применяются; пемза широко используется в качестве средства для отшелушивания кожи. Несмотря на то, что техники удаления волос эволюционировали на протяжении веков, абразивные материалы, такие как пемза, также все еще используются. В салонах красоты во время педикюра часто используют пемзовые камни для удаления сухой и огрубевшей кожи со стоп, а также мозолей. Мелко измельченная пемза добавляется в некоторые зубные пасты в качестве полирующего вещества, подобно тому, как это делали в Древнем Риме, и легко удаляет зубной налет. Такие зубные пасты слишком абразивны для ежедневного использования. Пемза также добавляется в средства для интенсивной очистки рук (например, лавовое мыло) в качестве мягкого абразива. Некоторые марки пылевых ванн для шиншилл содержат порошок пемзы. Старые косметические техники с использованием пемзы все еще применяются сегодня, но более современные заменители легче достать.
Уборка
Пемза, иногда с ручкой, – эффективный инструмент для удаления известкового налета, ржавчины, разводов от жесткой воды и других пятен с фарфоровой сантехники в быту (например, в ванных комнатах). Это более быстрый способ по сравнению с использованием химических средств, уксуса, пищевой соды или буры.
Садоводство
Хорошая почва требует достаточного количества воды и питательных веществ, а также минимального уплотнения для обеспечения легкого газообмена. Корням растений необходима непрерывная транспортировка углекислого газа и кислорода к поверхности и обратно. Пемза улучшает качество почвы благодаря своей пористой структуре: вода и газы легко проникают через поры, а питательные вещества могут накапливаться в микроскопических отверстиях. Фрагменты пемзы являются неорганическими, поэтому не подвергаются разложению и незначительно уплотняются. Еще одним преимуществом этой неорганической породы является то, что она не привлекает и не является средой обитания для грибков или насекомых. Поскольку дренаж играет важную роль в садоводстве, наличие пемзы значительно облегчает обработку почвы. Использование пемзы также создает идеальные условия для выращивания растений, таких как кактусы и суккуленты, поскольку она повышает влагоудерживающую способность песчаных почв и снижает плотность глинистых почв, обеспечивая лучший транспорт газов и воды. Добавление пемзы в почву улучшает и увеличивает растительный покров, так как корни растений укрепляют склоны, тем самым снижая эрозию. Ее часто используют на обочинах дорог и в канавах, а также широко применяют на газонах и полях для гольфа для поддержания травяного покрова и ровной поверхности, которые могут ухудшаться из-за интенсивного движения и уплотнения. С химической точки зрения, пемза имеет нейтральный pH, не являясь ни кислой, ни щелочной. В 2011 году 16% добытой в Соединенных Штатах пемзы использовалось в садоводстве.
Строительство
Пемза широко используется для производства легкого бетона и теплоизоляционных блоков низкой плотности. Воздухонаполненные везикулы в этой пористой породе обеспечивают хорошую теплоизоляцию. Новые исследования доказывают более широкое применение пемзового порошка в бетонной промышленности. Пемза может выступать в качестве цементирующего материала в бетоне, и исследования показали, что бетон, содержащий до 50% пемзового порошка, может значительно повысить долговечность, одновременно снижая выбросы парниковых газов и потребление ископаемого топлива.