普通磚是我們偉大的發(fā)明之一，人造石。制磚將低強(qiáng)度的泥漿轉(zhuǎn)變成堅(jiān)固的材料，如果妥善保養(yǎng)，它們可以忍受多個(gè)世紀(jì)。

        粘土磚

        磚的主要成分是粘土，這是一種由火成巖石風(fēng)化產(chǎn)生的表面礦物。就其本身而言，粘土并不是沒(méi)有用的-用普通粘土制造磚塊并在陽(yáng)光下干燥會(huì)成為堅(jiān)固的建筑“石頭”。在混合物中加入一些沙子有助于防止這些磚開(kāi)裂。干燥的粘土與軟頁(yè)巖差別不大。

        中東早期許多古老的建筑都是用曬干的磚砌而成的。在磚由于疏忽，地震或天氣而變質(zhì)之前，這些通常持續(xù)了大約一代人的時(shí)間。隨著舊建筑融化成一堆黏土，古老的城市被定期地夷為平地，新的城市被建造在上面。在過(guò)去的幾個(gè)世紀(jì)中，這些稱為“泰爾斯”的城市土墩已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)大的規(guī)模。用少許稻草或糞便制作曬干的磚塊有助于黏結(jié)粘土，并產(chǎn)生同樣古老的土坯。

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        燒磚

        古代波斯人和亞述人通過(guò)在窯爐中烤制出更堅(jiān)固的磚塊。該過(guò)程需要幾天的時(shí)間，將溫度升至1000°C以上一天左右，然后逐漸冷卻。（這比用來(lái)制作棒球場(chǎng)外衣的溫和烘烤或煅燒要熱得多。）羅馬人像混凝土和冶金一樣，改進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，并將燒制的磚鋪到了帝國(guó)的每個(gè)地方。

        從那時(shí)起，制磚基本上就一直是相同的。直到19世紀(jì)，每個(gè)地方都有粘土礦床，因?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸如此昂貴，所以建造了自己的磚砌廠。隨著化學(xué)的興起和工業(yè)革命的發(fā)展，磚將鋼，玻璃和混凝土結(jié)合在一起，成為了先進(jìn)的建筑材料。如今，磚具有多種配方和顏色，可用于各種苛刻的結(jié)構(gòu)和化妝品應(yīng)用。

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        燒磚化學(xué)

        在燒制期間，磚粘土變成變質(zhì)巖石。粘土礦物會(huì)分解，釋放出化學(xué)結(jié)合的水，然后變成石英和莫來(lái)石這兩種礦物的混合物。在這段時(shí)間內(nèi)，石英幾乎不結(jié)晶，保持玻璃態(tài)。

        關(guān)鍵礦物是莫來(lái)石（3AlO 3 · 2SiO 2），這是自然界中罕見(jiàn)的二氧化硅和氧化鋁的混合化合物。它以其在蘇格蘭馬爾島的出現(xiàn)而得名。莫來(lái)石不僅堅(jiān)硬而堅(jiān)韌，而且還長(zhǎng)成細(xì)長(zhǎng)的晶體，其作用類似于土坯中的稻草，將混合物牢牢地扣在一起。

        鐵是一種較少的成分，會(huì)氧化成赤鐵礦，占大多數(shù)磚塊的紅色。其他元素（包括鈉，鈣和鉀）可幫助二氧化硅更輕松地熔融-也就是說(shuō)，它們起助熔劑的作用。所有這些都是許多粘土礦床的自然組成部分。

        有天然磚嗎？

        考慮到曾經(jīng)在非洲存在的天然核反應(yīng)堆，地球充滿了驚奇，但是它自然能生產(chǎn)出真正的磚頭嗎？有兩種接觸變質(zhì)要考慮。

        先，如果非常熱的巖漿或噴發(fā)的熔巖以干燥的方式吞沒(méi)了干燥的粘土，該怎么辦？我將給出排除此情況的三個(gè)原因：

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        1. Lavas很少會(huì)達(dá)到1100°C的高溫。

        2.一旦吞噬了地表巖石，拉瓦斯就會(huì)迅速冷卻。

        3.天然粘土和埋藏的頁(yè)巖是濕的，會(huì)從熔巖中吸收更多的熱量。

        具有足夠能量甚至有機(jī)會(huì)燃燒合適磚頭的火成巖將是被稱為高錳鐵礦的超熱熔巖，據(jù)信已達(dá)到1600°C。但是自20世紀(jì)前元古代以來(lái)，地球內(nèi)部還沒(méi)有達(dá)到這一溫度。那時(shí)空氣中沒(méi)有氧氣，化學(xué)反應(yīng)變得更加不可能。

        在馬爾島上，莫來(lái)石出現(xiàn)在以熔巖流烘烤的泥巖中。（在假速滑石中也發(fā)現(xiàn)了這種情況，在斷層上的摩擦將干燥的巖石加熱到融化。）這些可能與真正的磚相去甚遠(yuǎn)，但是您應(yīng)該親自去確認(rèn)。

        其次，如果實(shí)際火災(zāi)可以烘烤出正確的沙質(zhì)頁(yè)巖怎么辦？實(shí)際上，這確實(shí)發(fā)生在煤炭國(guó)家。森林大火可以使煤層燃燒，一旦開(kāi)始，這些煤層大火可能會(huì)持續(xù)幾個(gè)世紀(jì)。果然，覆蓋煤火的頁(yè)巖可以變成紅色的熟料巖，足夠接近真磚。

        不幸的是，由于人為引發(fā)的火災(zāi)在煤礦和草堆中開(kāi)始，這種情況已變得普遍。全球溫室氣體排放量的很大一部分來(lái)自燃煤火災(zāi)。今天，在這種晦澀的地球化學(xué)特技中，我們超越了自然。