Сложные загадки простого строительного камня

Петров В.П.

Представлены выдержки из книги в части вопросов, изучаемых в связи с исследованием плиточных дольменов Западного Кавказа.

Кристаллы кварца

Кварц принадлежит к тем минералам, которые при разных температурах образуют разную кристаллическую структуру. Кристаллы кварца, образующиеся при температурах более 572 С, имеют вид двух сложенных основаниями правильных шестигранных пирамид с небольшой каемочкой призмы. Кристаллы кварца, кристаллизующиеся при более низких температурах, имеют призматический облик в виде двух сросшихся ромбоэдров с разными размерами граней.

Пемза

Наиболее крупные разработки пемзы имеются на Севром Кавказе и на Камчатке. Лучше всего изучены и разработаны кавказские месторождения. В кавказской пемзе иногда встречаются куски угля. По структуре, сохранившейся на кусках угля, можно видеть, что это обуглившиеся куски дерева. Очевидно, эти куски попали в еще горячую пемзу и обуглились.

К большому сожалению, наши работы в Армении в районе города Анипемза велись довольно давно, еще до того как в практику геологов вошли методы изотопных исследований возраста. Сейчас археологи очень широко пользуются этими радиоактивыми углеродными часами. К сожалению, до сих пор уголь, встречающийся в Анийской пемзе, не изучен. Это не позволяет определить точный возраст ряда этапов кавказского вулканизма.

Трещины в горных породах

Трещины отдельности определяют максимальный размер блока, который может быть получен, например, из гранитов. Блок не может быть больше, чем расстояние между трещинами.  Если природа образования трещин в эффузивных (лавовых) породах понятна, то точного объяснения природы образования трещин в интрузивных пока нет.

Существует большая группа метаморфических пород, которые образовались при попадании осадочных пород в условия высоких температур и давлений. При расплавлении в глубинах горная порода на некотором этапе ее истории превращалась в некоторое подобие «каши», где в новообразованной очень вязкой жидкости находились минералы, не претерпевшие расплавления. При подъеме такой «каши» в более холодные верхние горизонты земной коры ее жидкая составляющая застывает в виде горной породы, в которой сохраняются реликты минералов, не претерпевших полного расплавления.  Поскольку силикатный расплав, возникающий при глубинном прогреве, очень вязкий, реликтовые минералы сохраняют свое положение в породе и позволяют грубо различить слоистость материнской осадочной породы. Условия остывания высоко метаморфизированной осадочной породы так же, как и эффузивной породы, определяет его трещиноватость. В соответствии с теорией немецкого петрографа Ганса Клосса застывание массивов идет практически равномерно со всех сторон и довольно медленно. В результате в породе возникают три системы почти перпендикулярных трещин, которые и определяют размеры отдельностей.

Но в большинстве случаев первичными трещинами этот процесс не ограничивается. На горную породу действует большое количество внешних сил, сдвигающих, изгибающих, сжимающих или растягивающих ее. В отчетливо слоистых горных породах возникают трещины, перпендикулярные к слоям. Степень трещиноватости, размеры оставшихся неизменными и целыми блоков определяют применимость камня. Если сплошные блоки достаточно велики, то их можно использовать как штучный камень-монолит для оснований и памятников.

Расстояние между трещинами отдельности является важнейшей промышленной характеристикой данного камня и данного месторождения. Если удается в том или ином месторождении получить монолитный камень объемом более 1 куб. м, то это уже крупный, так называемый штучный камень. Современные распиловочные станки рассчитаны в основном на штучные блоки размером до 2,0х1,0х1,5 м. 

Еще более крупные блоки считаются уникальными и их выделяют под названием «монументальный камень».

Крупные камни объемом более 5-10 куб. м представляют собой очень большую ценность и тщательно учитываются.

Поиски камня с крупной блочностью

В 30-е годы прошлого века для строительства в Москве здания Дворца Советов было принято решение использовать крупные блоки гранита Кавказа. Выбор строился на следующих теоретических рассуждениях – Кавказ является районом молодого горообразования и тектонические деформации еще не успели нарушить целостную структуру пород и создать трещины. Сами массивы Кавказа имеют большие, практически неограниченные объемы для добычи блоков. Заложить в этих районах каменоломни несложно - имеются шоссейные дороги для доставки оборудования и вывоза добытых монолитов. Однако труднейшая работа геологов на Кавказе окончилась неудачей. Какие бы участки гранитного тела горных пород не принимались изучать, блочность его оказывалась минимальной и недостаточной. Во многих районах уже простой учет числа трещин и расстояния между ними показывали, что от этого участка гранита надо отказаться. Ряд участков внешне оказывался весьма обнадеживающим, однако первые опыты показали, что в граните находится большое количество трещин.

Дело в том, что Кавказ является активной областью, где горообразующие процессы идут и сейчас, поэтому здесь широко развиты молодые, еще зияющие трещины. Иначе обстоит дело на старых кристаллических щитах и платформах, на которых горные породы не менее 500 млн. лет находились в покое. В это время через породы проходили различные растворы, из которых выделялись многие относительно легко растворимые компоненты, в первую очередь кремниевая кислота, которые заполняли и цементировали старые трещины. Поскольку новых трещин в период покоя породы практически не образуется, блочность здесь лучше, чем в горных породах в тектонически более молодых областей.

Кварциты Шокшинского месторождения на Украине очень редко дают крупные блоки. В большинстве случаев отдельность очень мелкая и пригодна только для изготовления брусчатки для мостовых.

Знаменитые каменные монолиты

Во все времена крупные монолиты камня, служащие постаментами, обелисками или памятниками, являлись национальной гордостью.

В середине XIX века крупный монолит для саркофага Наполеона рассматривался как национальное богатство и разрешение на его вывоз во Францию дало российское правительство и царь Александр II .

        

Создание основания под колонну было очень сложной задачей.  Блок из скалы на берегу Финского залива вырубали 500 рабочих в течение 3-х месяцев. Выбитый блок весил 410 тонн. Большую трудность составляла перевозка камня в Петербург. Было построено специальное судно. Главный блок в 410 тонн поместили в его центре, а блоки для верхней части пьедестала по 215 и 203 тонн – на носу и корме. Судно плыло морем до Петербурга 2 недели. Выгрузка монолита с судна на берег возле Адмиралтейства длилась 5 дней. Транспортировка камня от Адмиралтейства до места установки на площади Зимнего Дворца длилось 8 дней. Обработка и придание точной формы блоку проводили 40 лучших камнетесов в течение 1 года и 1 месяца. Большие трудности представляло поворачивание камня во время обработки.

Для колоны была отделена другая гранитная глыба весом 3754 тонны с длиной 30,4 м и поперечником в 6,9 м.  Для отделения глыбы от скалы по всей длине была выбита канавка шириной 12,5 см при глубине 34 см. В ней через каждые 25-30 см пробурили скважины глубиной 4 м. Для отрыва блока от скалы в скважины вставили массивные железные клинья длиной 51 см, обернутые листовым железом. По сигналу клинья одновременно забивались в отверстия. На выемке этого монолита было занято 600 рабочих в течение двух лет. Для погрузки монолита на специально изготовленное судно был построен мол и дорога протяженностью 93 м от каменоломни до судна. Окончательную обработку и полировку колонны вели 200 человек в течение 5 месцев.

 

Литература:

Петров В.П. Сложные загадки простого строительного камня. М.: Недра, 1984. - 150 с.