С какво е полезен вермикулитът

Вермикулитът е открит сравнително късно, едва в началото на XIX век. Той е от групата на хидрослюдите и има слоиста структура. Цветът му може да бъде кафяв, златист, зелен, сив и дори черен. Находища на вермикулит има в Австралия, Русия, САЩ, Уганда, Украйна, ЮАР, Узбекистан, България.
Цяло столетие е било нужно, за да оценят хората полезните качества на този минерал: висока огнеупорност, ниска плътност, ниска топлопроводност, химична и биологична инертност при контакт с агресивна среда, екологичност.
При преработката вермикулитът се нагрява, той експандира (увеличава обема си 15 - 20 пъти) и се разпада на приличащи на червеи частици. Затова и името му идва от латинската дума vermes, означаваща червей.
Експандирането се случва, тъй като минералът съдържа вода в свързано състояние, която при нагряване се превръща в пара и размества слюдените пластинки. Полученият материал се нарича експандиран вермикулит: насипен, рахъл, порест, лек и дълговечен.
Забележителни качества на експандирания вермикулит са добрата му топло- и звукоизолация, поради което успешно се използва в стрителството, а също невероятната му влагоемкост - поглъща вода, надвишаваща 5 пъти собственото му тегло. Вермикулитова замазка от 20 см се равнява по топлоизолация на метър и половина тухлена стена!
Като огнезашита той може да устои на непрекъснат 10-часов огън, да бъде адсорбент за улавяне на дим и газове, да отразява радиоактивно облъчване. Използва се за опаковка на опасни, корозионни и възпламенителни продукти, пълнител за киселинноустойчиви пластмаси, гуми, лакове.
Удобен е за прорастване на разсад и подобрява качествата на почвата в растениевъдството, намалява киселинността и нитратното замърсяване, зашитава от гнилостни процеси, гъби и плесени, повишава плодородието на почвите, предотвратява заблатяването. Вермикулитов прах се добавя в храната на животните, подстила се в птицефермите - изчисленията показват, че действа благотворно на здравето на отглежданите животни и увеличава продуктивността им с 10%.
В Европа експандиран вермикулит се използва за дражиране на семената на захарното цвекло, тъй като това подобрява тяхната кълняемост и повишава добивите с 20%. Той е подходяща среда за съхраняване на плодове и зеленчуци. Прилага се още за пречистване на отпадни води, събиране на нефтени петна, пълнител на бои, при произжодството на смазочни материали. Съществува и "вермикулитопоника" - отглеждане на растения без почва.
Особено важно качестрво е неограниченият му срок на годност и използване. Наистина полезен минерал!

Нови свойства на златото

Физици от Технологичиния институт на щата Джорджия са открили неизвестни досега свойства на златото, които се наблюдават само на микрониво.

Под въздействието на електрично поле тънък слой злато променя своята молекулна структура от триизмерна в плоска. При изключване на полето структурата отново става триизмерна. Електричното поле придава на наночастици злато върху охладена повърхност каталитични окислителни свойства за превръщането на въглеродния оксид (СО) във въглероден диоксид (СО2).

Наноструктурите на златото при окислене придобиват магнитни свойства. При нарастване на златна нанотръбичка до определена граница, тя реагира като проводник на електричество, а над тази граница - като изолатор. За пръв път се откриват условия, при които един и същ метал е едновременно и проводник, и изолатор.

Откритите свойства в скоро време ще бъдат приложени в промишлеността, особено в електронната. Тези неизвестни досега механични, химични, електрични и магнитни свойства на микроскопичните златни частици не се наблюдават във физичния макросвят. Въз основа на новите открития могат да се разработят електрични или химични сензори, а също свърхточна електроника.

Нова теория за свиването на водата между 0 и 4°С

Японският физик Масакадзу Мацумото е създал модел на необичайното разширение на водата при нагряване от 0 до 4°C .

Според него водата съдържа микрообразувания — «витрити», представляващи изпъкнали кухи многостенници, по върховете на които се намират молекулите на водата, а за ребра служат водородните връзки.

При повишаване на температурата протичат едновременно две явления: удължаване на водородните връзки между молекулите на водата и деформация на витритите, водеща до намаляване на техните празнини. При температура от 0 до 3,98°C второто явление доминира над ефекта на удължаване на водородните връзки и водата се свива, вместо да се разширява. Засега теорията на Мацумото не е експериментално доказана, но това важи и за другите теории, обясняващи свиването на водата.
По статията Why Does Water Expand When It Cools? в списанието Physical Review Letters

Водата в земната мантия може би е свързана със субдукцията

Water in Earth's mantle may be associated with subduction

Учени от Орегонския университет с ръководител Анна Келбърт (Anna Kelbert) за пръв път създадоха пространствена карта на електропроводността на земната мантия. Научната група анализирала 30-годишния опит от геофизични изследвания. Построената от тях карта показва разпределението на електропроводността в горните слоеве на мантията. Забелязва се съвпадане на зоните с повишена електропроводност със зоните на сблъсък на литосферните плочи и потъването им в мантията, наречени зони на субдукция.

Самоорганизация в структурата на водата

Отдавна са известни 66 необясними свойства на водата, отличаващи я от повечето други течности. Аномалните свойства на водата като променливата плътност, високата топлоемкост и голямото повърхностно напрежение позволяват съществуването на живота на Земята. Доскоро тези свойства не можеха да бъдат обяснени само със строежа и химическите параметри на молекулите на водата.

Водещият специалист от Станфордския център по синхротронно излъчване (Stanford Synchrotron Radiation Lightsource) Андерс Нилсън (Anders Nilsson) и неговият екип, използват най-новите методи за изучаване на строежа на течности - мощно рентгеново излъчване, получено с големи ускорители на елементарни частици, наречени синхротрони.

Оказва се, че молекулите не водата оформят не една структура, както се смяташе досега, а едновременно два типа структури, съществуващи в течността независимо от температурата. Единият тип структура възниква във вид на сгъстявания от приблизително 100 молекули, с наподобяваща леда структурата. Вторият тип структура, разположена около сгъстяванията е много по-неподредена.

Повишаването на температурата до точката на кипене води до известно изкривяване на структурата на сгъстяванията, намаляване на тяхното количество и доминиране на неподредената структура. При охлаждане протича обратният процес.

Това явление обяснява нелинейната зависимост на плътността на водата от температурата, тъй като струпванията на молекули имат по-малка плътност, отколкото неподредените и тя малко се променя с изменението на температурата.

Неяснотата е била скрита в самоорганизирането в структура на молекулите на течната вода. Тя е останала неразкрита, поради невъзможността да бъде изследвана с методите за изучаване строежа на твърди тела, прилагани досега.

Физиците направиха видим прехода от течност в кристал

Списанието Proceedings of the National Academy of Sciences публикува статия за използваната технология и резултати. Работата е представена в сайта на университета Емори, където работят експериментаторите.

Моделиран е преходът кристал - течност в колоидна суспензия с използване на пластмасови сферички с размер около 6 - 10 микрона. Тези сфери били поставени върху конусовидно стъкло, разположено вертикално. Високата концентрация на сфери съответства на твърдо състояние, а ниската - на течно. Под въздействието на гравитацията по дължината на стъклото се образува градиент на концентрацията. С конфокален микроскоп са направени множество снимки, монтирани във филм за поведението на сферите в преходната зона.

В зависимост от концентрацията (агрегатното състояние) сферите са изкуствено оцветени в различни цветове. Слоят на молекулите (сферите), които вече не са кристал, но още не са станали течност се оказва неочаквано тънък, средно не повече от ширината на две сфери.

Теорията, че повърхностни вълни се движат по кристално-течна граница датира от 1965 г. и е добре установена.

Новата технология на микроскопиране даде възможност преди няколко месеца да се заснеме филм и за друг молекулярен процес: катализата на наночастици.

Синтезиран е един от основните компоненти на земната мантия

Резултатите от изследване, което моделира механизма на формиране на мантията са публикувани в The Proceedings of National Academy of Sciences.

За пръв път е синтезиран лабораторно минералът вадслеит (wadsleyite). Той е един от основните компоненти на земната мантия. Вадслеитът представлява β-модификация на оливина (Mg,Fe)2SiO4.

В природата вадслеит е бил открит в метеорит. Частици от минерала са се получили при сблъсък на тънки слоеве магнезиев оксид с разтопен кварц при високо налягане и температура. Въз основа на този експеримент се предполага, че вадслеитът в древните метеорити е образуван при сблъскване на небесни тела с диаметър от един до пет метра - хиляди пъти по-малки от предполагаемите при теоретичното моделиране.

Допуска се, че и формирането на планетите на Слънчевата система е започнало не при сблъсък на големи (няколко километра в диаметър), а съвсем малки обекти.

Образуването на океаните

Океаните били образувани при сблъсък на комети със Земята

Пред едно от най-разрушителните земетресения в света

Статия от Александр ВОЛКОВ в руското научно-популярно списание "Знание - сила" бр. 7/09 (със съкращения)

Някой ден Средиземно море ще изчезне. Африка бавно, но неотклонно извършва дрейф към Европа - приплъзва се като по лед върху лепкава еластична маса. Това велико преселение на земите, няма да остави на спокойствие морето - водна арена, където ще се сражават планини до небесата и далечини до хоризонта. Морето ще загуби, далечината си отива. До неизбежното съединяване на двете части на света остават 50 милиона години. Само планините ще останат като шев, с който ще бъдат "зашити" Африка и Европа.

Арабският полуостров също с поразителна скорост се движи на север: 5 сантиметра в година! По пътя си той постепенно притиска Кавказ. Друго препятствие на пътя му е Малая Азия, Турция. Но преграда ли е тя?

Турция заема сравнително неголямата Анадолска плоча, която е притисната от три други, по-големи плочи. От юг това са Африканската и Арабската литосферни плочи, от север — Евразийската плоча. Арабският полуостров, при дрейфа на север, избутва пред себе си Мала Азия с такава лекота, както танк разбутва оставени на пътя му леки коли. И така, под напора на грамадната литосферна плоча Турция се премества, опирайки като в стена в Евразия. Силите, действащи на тази малка плоча са такива, че създават резултантна, която я изтиква на запад. Тя се вцепва в съседните издатини. Напрежението расте.

В някои райони на Турция тези напрежения се освобождават леко, без сътресения, без подземни тласъци и там няма сеизмична заплаха. Такова място се намира на 100 километра северно от столицата Анкара. Тук, в местността Гереде, има една любопитна стена. На всеки 2 години фотографират нейните две половини. Сравнението на снимките, направени в различно время показва, че ширината на отвора, разделящ частите на стената се увеличава. От геоложка гледна точка, южната половина на зида се намира в Турция, докато северната вече принадлежи на Черно море, макар наглед то да е на сто километра на север.

Подобно гладко и безопасно придвижване е изключение. По-често едната плоча се внизва в другата с някоя своя издатина и не се освобождава, докато втората не се разтърси. От такива удари се разклаща всичко на повърхността над огнището на земетресението. Напрежението спада и плочите отново се приплъзват като нож по масло или коса по трева. Но ето че в северозападния край на Мала Азия косата удря на камък.

През ХХ век по протежение на почти цялото северно крайбрежие на Мала Азия двете литосферни плочи са приклещени една в друга. Два подземни "мотора" ги теглят в различни страни, плочите отчаяно буксуват, но от време на време се разтърсват.

"Централната част на Турция се движи със скорост два-три сантиметра в година в западна посока. Но част от нейния горен край е здраво свързана с Евразия. Затова тя не се премества през цялото време заедно с останалата част на плочата, а закъснява и със скок я догонва, когато напрежението забележимо нарасне" - така описва това събитие един геолог.

Какво ще се случи към 2030 година?

В ХХ век имаше разрушителни земетрясения в Кавказ и в различни райони на Турция. Само в участък дълъг 160 километра южно от Мраморно море и от един от най-великите градове на всички времена и народи — Константинопол-Цариград-Истанбул, вече над две столетия всичко е спокойно. През цялото това време тук се е трупало напрежение, а няма освобождаване. Две тежки плочи висят, може да се каже, на косъм. И той ще се протрие, няма как иначе… В обозримо бъдеще плочите ще се разминат, наваксвайки изпуснатото с един скок. Един скок, който ще бъде толкова по-мощен и разрушителен. И само на няколко километра северно от мястото, където може да се случи подземния взрив шуми, вълнува се древен град, в който живеят повече от десет милиона човека.

В околностите на Истанбул е имало мощни земетрясения. Запазили са се исторически свидетелства; същото говорят данните от геоложките изследвания. Последните два века не попълват тази летопис на неспокойната Земя. Не само научната статистика, но и здравият смисъл говори, че новият удар е все по-вероятен. Кога ще бъде нанесен?

Метрополията на Босфора живее в очакване на едно от най-разрушителните земетресения на XXI век. Едва на 15 километра на юг от нея, по дъното на Мраморно море, лежи Северно-Анадолският разлом, продължаващ повече от хиляда километра по границата на двете литосферни плочи, Евразийската и Анадолската. Именно той разделя Европа и Мала Азия.

Турция е свикнала с подземните трусове. 95% от територията на страната лежи в зона на сеизмична активност. И все пак този разлом заема особено място. Според статистиката, само през ХХ век по неговото протежение са станали 16 земетресения с магнитуд около и над 7, при това всяко ново огнище се оказва все по-близо до Истанбул.

Така, в 1939 година катастрофа с магнитуд 7,9 се случва далече на изток, близо до Ерзинджан (загиват 32 700 души). В следващите 5 години има още три мощни подземни труса с магнитуд 7,1 и два пъти - 7,3. Стихията изравнява със земята цели села. Земетресенията продължават тук и в следващите десетилетия. Дълго време геолозите не могат да разберат случайно или закономерно е това разпръсване на огнища на сеизмична активност. Едва сравнително неотдавна те успяват да обяснят особеностите в движението на Анадолската плоча. Притисната между Арабския полуостров и Евразия, тя скокообразно се движи на запад. Това продължава най-малко от 5 милиона години. Всеки път след подземния тласък нараства напрежението в пластовете, лежащи западно от неотдавнашното огнище.

Анализирайки сеизмичната активност за последното столетие, учените са съставили карта, на която са отбелязани тези райони на Турция, където в XXI век Анадолската плоча се откъсва от Евразийската плоча. На тази карта областта около Истанбул е бяло петно. За първите осем и половина години от новия век в Турции няма нито едно голямо земетресение. Толкова по-силен ще бъде ударът.

Според изчисленията до 2030 година в Истанбул с вероятност 30% ще има земетресение с магнитуд не по-малък от 7,0. То ще продължи минута и половина. В резултат едната плоча ще се придвижи по отношение на другата над 4 метра. С вероятност 70% такова събитие ще се случи до 2050 година.

"Жителите на Истанбул — предупреждава геологът Келал Сенгьор, единственият турски учен, избран в Американската академия на науките — трябва да се готовят за най-страшното земетресение след 1509 година". Тогава в града, който е много по-малък от сегашния, рухнали около хиляда къщи, а възникналата в морето вълна цунами довършила бедствието, подмятайки корабите в пристанището.

На 17 август 1999 година град Измит, намиращ се на 80 километра източно от Истанбул, беше разрушен от земетресение с магнитуд 7,6. Загинаха 17 хиляди души. Загубите са 18 милиарда долара. Страната се оказа неподготвена за подобна катастрофа.

Но това събитие беше страшно не единствено само по себе си — то усили напрежението в края но съдбовната "зона на затишие". Това показват и компютърните модели. Ежегодно нивото на налягане в земните недра в този район нараства средно с 0,1 — 0,2 бара. Но след август 1999-та налягането рязко се увеличава с няколко бара. На 12 ноември на изток от Измит, в град Дюздже, напрежението спада — има земетресение с магнитуд 7,2. В Истанбул и този път е спокойно. Външно спокойно.

Дежавю… В историята на Турция това вече се е случвало. В XVII — XVIII век край цялото северно крайбрежие има серия земетресения. Финалът на тази драма изглежда като предизвестие на бъдещи събития. В 1719 година сеизмичен удар съкрушава Измит. В 1766 година е разтърсен Истанбул. Тогавашната столица на Османската империя има милион и половина жители.

"Това навежда на мисълта за цикличност от 270—280 години при възникване на най-силните импулси в източния фланг на дъгата на Северно-Анадолската зона на разлома и последваща миграция на огнищата на силни земетресения на запад — отбелязва Андрей Никонов в своята статия "Сеизмичната катастрофа в Турция", публикувана през 1999 година в списание "Природа". — Между двете най-силни земетресения от 9 — 10 степен . . . 1509 и 1766 година минават 257 години, а от времето на последното — 233 години (вече са 243, Заб. ред.)".

В рамките на проекта "Terrafirma" специалистите от ЕС, започват от 1991 година наблюдение за вертикални движения на земната кора на територията на Европа. Отначало - с грешка до сантиметър, сега — още по-точно. По тези данни може да се пресметне колко опасно се деформира земната кора в градовете, разположени в зоните на повишена сеизмична активност. Истанбул ежегодно се снижава с два милиметра, а отделни райони в европейската част на града - даже с пет милиметра в година.

Под егидата на ООН експерти оценяват риска от земетресения в 21 мегаполиса на света. В този списък за "Глобална инициатива на сеизмичната безопасност" (Global Earthquake Safety Initiative /GESI) Истанбул заема второ място след Катманду.

Справянето със заплахата е невъзможно. Ние сме обречени да станем очевидци на удара на подземната стихия. Прекалено велики са силте, придвижващи опората на континентите.

Впрочем, след Втората световна война американците случайно намират способ за намаляване силата на бъдещи земетресения. По това време те разгърнали в щтата Колорадо производство на биологично оръжие, а течните отпадъци започнали да напомпват в земята. Скоро в този сеизмично спокоен район се случили няколко земетресения със средна сила. Очевидно, течността изиграла ролята на смазка, което облекчило движението но плочите.

Нещо подобно е станало и в Измит. Изучавайки статистиката на земетресенията в Турция за последната четвърт на века, учените обърнали внимание на факта, че количеството на малките подземни тласъци забележимо нараства около месец след стопяване на снеговете в случай, че през зимата снеговалежът е бил обилен. Явно водата от топенето, просмукана в земята също играе роля на смазка. Сцепените неподвижно плочи малко се раздвижват. Може би е намерено средство, което да защити Истанбул, Катманду и други големи градове, които са сеизмично опасни?

"Да се напомпва вода в грунта и да се чака серия от малки земетресения и това да снижи натоварването в земната кора, позволявайки да се избегне най-голямата опасност - мощен подземен удар? Не, няма да проработи!" — считат експертите.

Първо, не знаем точн колко голямо е напрежението, натрупало се в недрата на Земята, в мястото на контакта между двете плочи, а поради това можем да предизвикаме мощно земетресение вместо да го предотвратим.

Второ, подземните тласъци със средна сила могат да нанесат немалко загуби. Та за да се избегне земетресение от 8 степен трябва да се предизвикат примерно деветстотин (!) удара с магнитуд 6,0. Така че без сериозни разрушения няма да мине. С други думи, ако по статистика мощно земетресение може да се случи веднъж на двеста години, то през цялото това време на всеки три месеца трябва да се "предотвратява" стихията, отново и отново предизвиквайки осезаем подземен трус. Как може да се живее в обстановка на вечно извънредно положение? Вероятно по-просто е да се пренесе града на ново място, отколкото толкова досадно да се защитава, докато в него не остане "живо място".

Накрая, никой засега не е способен да прокара сондаж дълбок, например, 15 километра, за да напомпа там вода и да смаже заклещените плочи. Световният рекорд е поставен от руските инженери, но и те успяха да проникнат в земните дълбини "само" на 12 километра.

Единственото, което остава в очакване на катастрофата е подготовката за нея, за да се намали възможния риск. По предварителни изчисления 40 хиляди души ще загинат само под стените на рухналите домове. Още 10 хиляди са обречени, защото няма да успеят навреме да им помогнат заради невъзможност да се стигне до пострадалите райони. Нали ако земетресението стане утре, биха рухнали от 10 до 30% от всички скоростни естакади.

Преди няколко години в Турция сериозно се заемат със сеизмичната безопасност на Истанбул. В 2003 година е подготвен 600-страничен план за действие. Той включва различни аспекти на проблема — от изменение на законодателството до препланиране на града, от обучение на персонала до привличане на спонсори. Сега отделни градски сгради се укрепват. Създадена е мрежа от наблюдателни станции, които денонощно следят сеизмичната активност. По-строги са станали изискванията към качеството на строителните работи. "Все повече хора разбират, че трябва да се строи добросъвестно" — отбелязва Мустафа Эрдик. По съобщение на немската телевизия 3sat, край сградите вече се срещат контейнери, в които гражданите съхраняват всичко необходимо в случай на разрушение от подземната стихия. Но независимо от всички предприети действия, специалистите признават, че ще минат няколко десетилетия, преди пълната готовност за посрещане на бедствието.