Nézze meg a sporthíreket is
Iratkozzon fel hírlevelünkre Nézze meg a sporthíreket is
Pozzolana – így nevezik azt a vulkáni hamut, amely Nápoly és Róma között sok helyütt előfordul (magyarul puccolánnak ismeri az építőipar).
Az ókori rómaiak rájöttek, hogy ha ezt égetett mésszel, vízzel és kőzúzalékkal elkeverik, erős betont nyernek.
Nem tudhatták, mennyire erőset: ezt mi csodálhatjuk meg, elnézve a stabilan álló kétezer éves épületeket, amilyen például a Colosseum vagy a Pantheon is.
A római betonhoz hasonló „természetes betont” fedeztek fel a Nápolyhoz közeli Campi Flegrei mélyében.
Vagyis a folyamat a különleges körülmények hatására emberi beavatkozás nélkül is lezajlik - de hogyan?
A Campi Flegrei vulkán legutóbb 500 évvel ezelőtt tört ki,
de nem maradt utána a szomszédos Vezúvhoz hasonló, jellegzetes formájú vulkanikus kúp, mert beomlott: a ma látható, kalderának nevezett beszakadás maga a Pozzuoli-öböl, partján a hasonló nevű, i. e. 600-ban a görögök által alapított kikötővárossal.
1982-ben a föld ismét rázkódni kezdett Pozzuoli városa alatt,
és ami még ennél is ijesztőbb volt, a talajszint látványosan megemelkedett.
Két év leforgása alatt közel két méterrel lett magasabb, ami világviszonylatban is példátlan.
Az emelkedő tengerfenék miatt a kikötő használhatatlanná vált a nagyobb hajók számára.
A félelmetes jelenségek hatására negyvenezer lakost telepítettek ki, sokuk máig nem tért haza. A város ugyanis a szupervulkán méretű kaldera kellős közepén található.
A talaj megemelkedése, domborodása más szupervulkánok esetében, így például a Yellowstone kalderájában is előfordul,
de a Campi Flegreinél lényegesen kisebb emelkedés már földrengést okoz” – mondta a téma kutatója, Tiziana Vanorio, az amerikai Stanford Egyetem pozzuoli születésű geofizikusa, aki gyerekként a kitelepítettek egyike volt.
Miért nem hasadt szét a kráter teteje?
Az 1980-as évek elején három kilométer mélyről felhozott fúrómintákat most elemezve
Vanorio és kutatótársa, Waruntorn Kanitpanyacharoen meglepetten látta, hogy a Campi Flegrei kráterének fedőrétege (amely afféle gigantikus lavórként terül el a beomlott kaldera közepén) rendkívül gazdag a régióra oly jellemző pozzolana vulkáni hamuban. Emellett a réteg tobermorit és ettringit nevű kalcium-szilikát-hidrát ásványokat is tartalmaz: előbbi mikroszkopikus kristályszálak filcszerű elegye, utóbbi ceruza alakú hasábokba rendeződik.
E szabálytalan szerkezetű, laza kémiai kötésű ásványok nagy mennyiségű vizet képesek adszorbeálni, azaz a felületükön megkötni.
Földmozgás hatására a laza kémiai kötések felszakadnak, az anyag afféle géllé változik,
majd a földmozgás elültével a kémiai kötések helyreállnak, a gél megdermed. (Az építőipar ennek köszönhetően nagy szilárdságú beton készítéséhez használja ezeket az ásványi anyagokat.)
Jelenlétük megmagyarázza, miért inkább domborodott, és nem repedt a talaj Pozzuoli alatt sokáig. De hogyan keletkeztek a lenti rétegben?
Nem, nem egy sci-fiből származik a fenti idézet, hanem az aktinolit nevű, tűs-szálas megjelenésű metamorf szilikátásványra utal, amelynek kristályai sugaras halmazokban állnak.
Ennek görög nevét fordították a régi magyar geológusok sugárkőnek.
Ez a titka a Campi Flegrei kalderájának mélyén természetes módon kialakuló betonnak. A kráter falából származó fúróminták mészkőhöz hasonló karbonátot tartalmaznak, benne aktinolitszálakkal.
Ez arra utal, hogy a vulkáni kráterben a dekarbonizációnak, széntelenítésnek nevezett kémiai reakció zajlott le
a magas hő és a kőzet repedéseiben keringő víz hatására: a résekben aktinolit keletkezett, illetve szén-dioxid-gáz képződött.
Amikor pedig ez a gáz keveredik az alapkőzetben lévő mészkővel és hidrogénionokkal, a kémiai folyamatban egyebek közt kalcium-hidroxid, más néven oltott mész keletkezik.
A keringő víz feljebb hozta a híg mészt, ahol az elegyedett a pozzolana hamuval,
ennek köszönhető az a „kupak” a kráter közepén, amely képes ellenállni az erősebb földmozgásoknak is.
A Campi Flegrei betonja ugyanaz az anyag, mint amit az ókori rómaiak használtak építkezéseik során. Sőt, Vanorio úgy sejti, a római beton ötlete éppen innen eredt: már a filozófus Seneca is írta, hogy „Puteoli [Pozzuoli latin neve] pora kővé változik, ha tengervíz éri”.
Puteoli a római birodalom egyik fő kereskedelmi és hadászati kikötője volt,
a hajók gyakran ballasztként vittek pozzolanát, amikor gabonáért indultak a mediterráneum keleti térségébe.
Ennek köszönhetően a vulkáni hamu, illetve az erős, víz alatt is kötő beton készítésének tudománya elterjedt az egész régióban: modern régészeti vizsgálatok kiderítették, hogy az ókori Alexandria, Caesarea és Ciprus kikötői is ebből épültek.
A vidék többször megemelkedett és lesüllyedt az évezredek során. Az 1960-as években
az első légzőkészülékes búvárok meglepetten látták, hogy Pozzuoli mellett a tenger micsoda kincseket rejt:
mozaikpadló, márványszobrok és épületmaradványok árulkodnak a mélybe veszett hajdani fürdővárosról, Baiae-ról. A terület ma már műemléki védettséget élvez.
Érdekes módon éppen a Campi Flegrei kőzetrétegének különleges tulajdonságait kiváltó kémiai reakció a legveszélyesebb a kőzetre. Amennyiben ugyanis megnő a dekarbonizáció mértéke, például mert nagy mennyiségű tengervíz tódul a kőzet repedéseibe, túl sok szén-dioxid, metán és vízgőz keletkezik.
A fölfelé haladó gázok nekifeszülnek a vulkáni betonrétegnek, amitől az megvetemedik.
Ettől emelkedett meg Pozzuoli a nyolcvanas években. Amikor a nyomásból származó erő meghaladta a betonréteg szilárdságát, a kőzetréteg mikroföldrengések közepette megrepedezett.
Ám amint a gázok elillantak, a réteg visszasüppedt, és mivel a mélyből friss meszet hozott fel a keringő víz, a repedéseket idővel eltömte az újonnan képződő természetes beton. Vanorio szerint a Campi Flegreiben zajló folyamatok megértésével a jelenség laboratóriumban is megismételhető.
Ezzel pedig megnyílik az út ahhoz, hogy a mainál tartósabb és ellenállóbb betont állítsunk elő,
amelynek kisebb lesz a repedésérzékenysége, és akár önmaga javítására is képessé válik. „Komoly az igény a környezetbarát megoldások és olyan betonfélék iránt, amelyek elviselik a nagyobb terhelést.”
„Ennek például a palagázfúrások során volna jelentősége, hiszen a kutak béleléséhez használt betongyűrűk most gyakran elrepednek, a gáz elszivárog, de szennyeződik a talajvíz is” – magyarázta az egyetemi közleményben Tiziana Vanorio, a Stanford geofizikusa.
