Inhalt
- Was ist Bimsstein?
- Wie bildet sich Bimsstein?
- Gas und Bimsstein beim Pinatubo-Ausbruch
- Mount Mazama Eruption (Kratersee)
- Zusammensetzung von Bimsstein
- Bimsstein hat ein sehr geringes spezifisches Gewicht
- Verwendung von Bimsstein
- Bimsstein- und Bimssteinproduktion
- Importierter Bimsstein und Ersatzstoffe
Bimsstein: Dieses Exemplar zeigt die schaumige vesikuläre Textur von Bimsstein. Es hat ein spezifisches Gewicht von weniger als eins und schwimmt auf Wasser. Der Durchmesser beträgt ungefähr fünf Zentimeter.
Bimsstein am Mount St. Helens: Ein pyroklastischer Strom enthält manchmal große Bimssteinstücke. Dieses Foto zeigt einen USGS-Wissenschaftler, der Bimssteinblöcke an der Spitze einer pyroklastischen Strömung am Mount St. Helens untersucht. Bild von Terry Leighley, Sandia Labs.
Was ist Bimsstein?
Bimsstein ist ein helles, extrem poröses magmatisches Gestein, das sich bei explosiven Vulkanausbrüchen bildet. Es wird als Zuschlagstoff in Leichtbeton, als Gestaltungszuschlagstoff und als Schleifmittel in einer Vielzahl von Industrie- und Konsumgütern verwendet. Viele Proben haben eine ausreichend hohe Porosität, so dass sie auf dem Wasser schwimmen können, bis sie langsam durchnässt werden.
Bimssteinbruch: Fotografie der geschichteten Bimssteinablagerung produziert durch pyroklastische Flüsse am Mount St. Helens, Washington. USGS-Bild von L. Topinka.
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Wie bildet sich Bimsstein?
Die Porenräume (bekannt als Vesikel) im Bimsstein sind ein Hinweis darauf, wie er sich bildet. Die Vesikel sind tatsächlich Gasblasen, die beim raschen Abkühlen eines gasreichen schaumigen Magmas im Gestein eingeschlossen wurden. Das Material kühlt so schnell ab, dass sich Atome in der Schmelze nicht in einer kristallinen Struktur anordnen können. Bimsstein ist also ein amorphes vulkanisches Glas, das als "Mineraloid" bekannt ist.
Einige Magmen enthalten mehrere Gewichtsprozent gelöstes Gas, während sie unter Druck stehen. Halte für einen Moment inne und denke darüber nach. Gas wiegt an der Erdoberfläche sehr wenig, aber diese Magmen unter Druck können mehrere Gewichtsprozent Gas enthalten, das in Lösung gehalten wird.
Dies ähnelt der großen Menge an gelöstem Kohlendioxid in einer versiegelten Flasche mit kohlensäurehaltigem Getränk wie Bier oder Soda. Wenn Sie den Behälter schütteln, öffnen Sie sofort die Flasche, die plötzliche Druckentlastung führt dazu, dass das Gas aus der Lösung austritt und das Getränk schaumig aus dem Behälter austritt.
Ein aufsteigender Magmakörper, der mit aufgelöstem Gas unter Druck aufgeladen ist, verhält sich ähnlich. Während das Magma die Erdoberfläche durchbricht, kommt das Gas durch den plötzlichen Druckabfall aus der Lösung. Dies ist es, was den enormen Strom von Hochdruckgas aus der Entlüftung erzeugt.
Dieser Gasstoß aus der Entlüftung zerkleinert das Magma und bläst es als geschmolzenen Schaum aus. Der Schaum verfestigt sich schnell, während er durch die Luft fliegt und als Bimssteinstücke auf die Erde zurückfällt. Die größten Vulkanausbrüche können viele Kubikkilometer Material ausstoßen. Die Größe dieses Materials kann von winzigen Staubpartikeln bis zu großen Bimssteinblöcken von der Größe eines Hauses reichen.
Große Eruptionen können die Landschaft um den Vulkan mit über 100 Metern Bimsstein bedecken und Staub und Asche hoch in die Atmosphäre schleudern.
Die folgenden Abschnitte enthalten Zitate aus Berichten des United States Geological Survey, in denen die Produktion von Bimsstein bei zwei großen Eruptionen beschrieben wird.
Pinatubo-Eruption: Der explosive Ausbruch des Mount Pinatubo auf den Philippinen am 12. Juni 1991 warf mehr als fünf Kubikkilometer Material aus und wurde als VEI 5-Eruption im Vulkanexplosionsindex bewertet. Ein Großteil dieses Materials waren Bimsstein-Lapillen (siehe Bild unten), die die Landschaft um den Vulkan bedeckten. USGS-Bild.
Pinatubo-Bimsstein: Während eines gewaltigen Ausbruchs am 15. Juni 1991 brachen am Mount Pinatubo, Philippinen, Bimssteinbruchstücke aus. Foto von W.E. Scott, USGS-Bild.
Gas und Bimsstein beim Pinatubo-Ausbruch
Der zweitstärkste Vulkanausbruch des 20. Jahrhunderts war 1991 am Mount Pinatubo. In der folgenden Beschreibung wird erläutert, wie große Mengen gelösten Gases den Ausbruch auslösten und wie eine Kubikmeile Asche und Bimsstein-Lapilli vom Vulkan gesprengt wurden.
"Vom 7. bis 12. Juni erreichte das erste Magma die Oberfläche des Mount Pinatubo. Da es auf dem Weg zur Oberfläche den größten Teil des darin enthaltenen Gases verloren hatte, sickerte das Magma heraus und bildete einen Lavadom, verursachte jedoch keinen Sprengstoff Am 12. Juni jedoch erreichten Millionen Kubikmeter gasgeladenes Magma die Oberfläche und explodierten bei dem ersten spektakulären Ausbruch des wieder erwachenden Vulkans.Als am 15. Juni noch höher gasbeladenes Magma die Oberfläche von Pinatubos erreichte, explodierte der Vulkan in einem katastrophalen Ausbruch, der mehr als 1 Kubikmeile Material auswarf. Eine Decke aus Vulkanasche und Bimsstein-Lapilli bedeckte die Landschaft.
Riesige Lawinen heißer Asche, heißen Gases und Bimssteins liefen über die Flanken des Mount Pinatubo und füllten einst tiefe Täler mit frischen vulkanischen Ablagerungen, die bis zu 200 Meter dick waren. Der Ausbruch entfernte so viel Magma und Gestein unterhalb des Vulkans, dass der Gipfel zusammenbrach und eine große vulkanische Vertiefung mit einem Durchmesser von 1,6 Meilen bildete. "
Bimssteinfloß: Ein "Floß" aus leichtem Bimsstein, der nach einem Ausbruch auf den Tonga-Inseln auf der Oberfläche des Südpazifiks schwimmt. NASA-Bild.
Mount Mazama Eruption (Kratersee)
"Der katastrophale Ausbruch des Mount Mazama vor 7.700 Jahren begann mit einem einzigen Ausbruch an der Nordostseite des Vulkans als eine hoch aufragende Säule aus Bimsstein und Asche, die eine Höhe von 30 Meilen erreichte. Winde trugen die Asche über weite Teile des pazifischen Nordwestens und Teile des Pazifischen Ozeans Im Süden Kanadas brach so viel Magma aus, dass der Vulkan in sich zusammenzubrechen begann. Als der Gipfel zusammenbrach, öffneten sich rings um den Gipfel kreisförmige Risse. Durch diese Risse brach mehr Magma aus, das als pyroklastische Flüsse die Hänge hinunter raste. Ablagerungen von diesen Flüssen teilweise füllte die Täler rund um den Mount Mazama mit bis zu 300 Fuß Bimsstein und Asche. Als mehr Magma ausbrach, setzte sich der Zusammenbruch fort, bis sich der Staub absetzte und eine vulkanische Vertiefung, genannt Caldera, mit einem Durchmesser von 5 Meilen und einer Meile Tiefe enthüllte. "
Bimssteinfloß: Ansicht eines Bimssteinflosses von einem Boot. Unter dem Bimsstein bewegen sich Wellen. Die Flöße können jahrelang schwimmen, bis der Bimsstein ganz durchnässt ist und sinkt oder durch Wellen und Wind zerstreut wird. USGS-Bild.
Zusammensetzung von Bimsstein
Der meiste Bimsstein entsteht aus Magmen, die stark mit Gas beladen sind und eine rhyolitische Zusammensetzung haben. In seltenen Fällen kann Bimsstein aus gasbeladenen Magmen mit basaltischer oder andesitischer Zusammensetzung austreten.
Pantheon: Ein Teil des Betons, der 126 n. Chr. Von den Römern für den Bau des Pantheons verwendet wurde, bestand aus leichtem Material aus Bimsstein. Fotografie von Roberta Dragan, verwendet unter einer Creative Commons-Lizenz.
Bimsstein hat ein sehr geringes spezifisches Gewicht
Die reichlich vorhandenen Bläschen im Bimsstein und die dünnen Wände dazwischen verleihen dem Gestein ein sehr geringes spezifisches Gewicht. Es hat in der Regel ein spezifisches Gewicht von weniger als eins, wodurch das Gestein auf dem Wasser schwimmen kann.
Große Mengen von Bimsstein, die von einigen Insel- und Unterwassereruptionen erzeugt werden, schwimmen auf der Oberfläche und werden von den Winden herumgedrückt. Der Bimsstein kann für lange Zeiträume - manchmal Jahre - schwimmen, bevor er schließlich durchnässt und versinkt. Große Mengen von schwimmendem Bimsstein werden als "Bimssteinflöße" bezeichnet. Sie sind groß genug, um von Satelliten verfolgt zu werden, und gefährden Schiffe, die durch sie hindurchfahren (siehe Bilder).
Bimssteinprodukte: Eine Vielzahl von Gesundheits- und Schönheitsprodukten, die Bimsstein enthalten. Dazu gehören die berühmte "Lava-Seife", die schmutzige Hände mit winzigen Stücken Bimsstein-Schleifmittel reinigt, eine Fußpeeling-Creme, die als Peeling für glatte "Sandelholzfüße" dient, zwei Bimssteinchen und ein Schwamm mit eingebettetem Bimsstein-Schleifmittel.
Verwendung von Bimsstein
Die größte Verwendung von Bimsstein in den Vereinigten Staaten ist die Herstellung von Leichtbetonsteinen und anderen Leichtbetonprodukten. Wenn dieser Beton gemischt wird, bleiben die Vesikel teilweise mit Luft gefüllt. Das reduziert das Gewicht des Blocks. Leichtere Blöcke können die Anforderungen an den Baustahl eines Gebäudes oder die Anforderungen an das Fundament verringern. Die eingeschlossene Luft verleiht den Blöcken auch einen größeren Isolationswert.
Der zweithäufigste Bimsstein wird im Landschafts- und Gartenbau verwendet. Der Bimsstein wird als dekorative Bodenbedeckung im Landschaftsbau und in Pflanzgefäßen verwendet. Es wird als Entwässerungsgestein und Bodenverbesserer in Pflanzungen verwendet. Bimsstein und Schlacke sind auch beliebte Gesteine zur Verwendung als Substrate im Hydrokulturgartenbau.
Bimsstein hat viele andere Verwendungen. Zusammen machen diese weniger als ein paar Prozent des Verbrauchs in den Vereinigten Staaten aus, aber dies sind die Produkte, an die die meisten Menschen denken, wenn sie das Wort "Bimsstein" hören.
Viele Leute haben kleine Bimssteine in den Taschen der brandneuen "stone washed jeans" gefunden, und fast jeder hat die berühmte "Lavaseife" gesehen, die Bimsstein als Schleifmittel verwendet. Nachfolgend listen wir diese und einige der anderen geringfügigen Verwendungen von Bimsstein auf (in keiner bestimmten Reihenfolge).
- ein schleifmittel in konditionierung "stone washed" denim
- Schleifmittel in Stück- und Flüssigseifen wie "Lavaseife"
- ein Schleifmittel in Radiergummis
- Ein Schleifmittel für Peelingprodukte
- ein feines Schleifmittel zum Polieren
- ein Traktionsmaterial auf schneebedeckten Straßen
- ein Traktionsverbesserer in Reifengummi
- ein Absorptionsmittel in Katzenstreu
- ein feinkörniges Filtermedium
- ein leichter füllstoff für tonwarenlehm
Bimsstein- und Bimssteinproduktion
Bimsstein wird in zwei Formen hergestellt: Steinbimsstein und Bimsstein. "Pumicite" ist ein Name für sehr feinkörnigen Bimsstein (mit einem Durchmesser von weniger als 4 Millimetern bis zu Submillimetern). Das Wort kann synonym mit "Vulkanasche" verwendet werden. Es wird aus Vulkanascheablagerungen gewonnen oder durch Zerkleinerung von Bimsstein gewonnen.
In den USA wurden im Jahr 2011 etwa 500.000 Tonnen Bimsstein und Bimssteinit abgebaut. Der Gesamtwert dieses Bimssteins betrug etwa 11.200.000 USD oder durchschnittlich 23 USD pro Tonne in der Mine. Die produzierenden Staaten waren in der Reihenfolge der abnehmenden Produktion:
- Oregon
- Nevada
- Idaho
- Arizona
- Kalifornien
- New-Mexiko
- Kansas
Bimsstein-Retikulit: Retikulit ist ein basaltischer Bimsstein, in dem alle Blasen platzen und eine Wabenstruktur hinterlassen. Fotografie von J. D. Griggs, USGS-Bild.
Importierter Bimsstein und Ersatzstoffe
Die gesamte Bimssteinproduktion in den Vereinigten Staaten erfolgt westlich des Mississippi. Im Jahr 2011 wurde der größte Teil des Bimssteins für den Verbrauch im Osten der USA aus Griechenland importiert.
In den östlichen Vereinigten Staaten wird expandiertes Aggregat, das durch Erhitzen bestimmter Schiefersorten unter kontrollierten Bedingungen hergestellt wird, als Ersatz für Bimsstein in leichten Aggregat-, Gartenbau- und Landschaftsanwendungen verwendet.