Műemléki kőanyagok archeometriája
Évezredek óta használt anyagok eszközök, művészi alkotások és építkezés céljára. Feladat: technológia megértése, az anyag eredete, a felületi elváltozások vizsgálata.
A „jó” építőkő • • • • •
megfelelő szilárdság nem nagy sűrűség: porozitás nem repedezett jól faragható esztétikus megjelenés
Építéshez használt fő kőzetek 1) Gránit / egyéb magmatit: nagyon kemény, nem porózus 2) Mészkő, homokkő: puha, elég porózus, könnyen alakítható 3) Márvány: tömött, mészkőnél, homokkőnél szilárdabb, de könnyen alakítható 4) Pala: vízszintes burkolathoz 5) Édesvizi mészkő: puha, igen porózus, jól faragható. 6) Vulkáni tufa: porózus, puha, jól faragható.
Mészkövek Tömött
Travertino
Durva mészkő
Durva mészkő
Tömött mészkő, Tardos
• • • •
Jura, szilárd Nem porózus (0.1-0.7 %) Nagy sűr. (2460 kg/m3) Egyir. nyomó sz. (35-167 MPa)
Durva mészkő • • • •
Miocén, puha Porózus (21-31 %) Könnyű (1650 kg/m3) Egyir. nyomó sz. (4-11 MPa)
Travertin • • • •
Pleisztocén, szívós Porózus (3-11 %) Nagy térf. sűr. (2250 kg/m3) Egyir. nyomó szil. (22-52 MPa)
Hárshegyi Homokkő
Savanyú piroklasztikumok, Eger
Riodácittufa, szemcsekipegés
Dácittufa, kőcsere
Mállás A mállás a litoszférában egyensúlyban volt kőzetek válasza azon hatásokra, melyek az atmoszférával, hidroszférával, vagy talán meg inkább a bioszférával való felszíni, felszín közeli kapcsolatból erednek. Reiche, 1950 A mállás az ásványok szétaprózódása és bontódása a földfelszín közelében olyan alkotókra, melyek jobb egyensúlyt tartanak az új környezettel. Ollier, 1984
Reális mállási folyamatok • Fizikai mállás (aprózódás): növeli a fajlagos felületet • a kémiai mállás (oldódás) sebessége függ a felület méretétől a fizikai mállás elősegíti a kémiai mállás hatékonyságát
Fajlagos felület
Időállóság • Milyen hosszú időtartamra alkalmazható a beépített kőanyag? • Függ a klimatikus viszonyoktól, légszennyezéstől, kitettségtől Kleopátra obeliszkje
Durva mészkő felhasználása
► Carnutum,
Pannonia központja
Néhány mállási folyamat sebessége Folyamat Oldódás Oldódás Vegyes Mohásodás
Kőzettípus / Lelőhely Mészkő, Yorkshire Mészmárga, Dorset Mészkő, Aldabra Atoll Homokkő, South Africa
Sebesség (mm / év) 0.08 0.05 0.09 – 2.27 0.1
Mészkő mállása városi környezetben H2O
CO2
CaCO3
H2CO3
H2CO3 SO2
H+
Ca2+
CO3-
HCO3-
Veszélyeztetett kőzettípusok: mészkő (különösen a pórusos)
homokkő karbonát cementtel
Műemléki kőanyag mállás vizsgálati sorrend
in situ állapotvizsgálat Műemlék térképezés Mérések Mintavétel
laborvizsgálatok ásványtani, kémiai, kőzetfizikai ... vizsgálatok
mállási modellvizsgálatok Kültéri vizsgálatok, Klímakamra
kőzettípusok
Műemlék térképezés kőzettípusok szerint
S. Maria d. Maggiore (Róma), V. Pius pápa síremléke
Mállási formák: • 4-szintű osztályozás • 1. szint: mállási forma csoport (pl. elszíneződés) • 2. szint: fő mállási formák (pl. kéregképződés) • 3. szint: egyedi mállási formák (pl. sötétszínű, összefüggő kéreg) • 4. szint: a mállási forma megjelenésének foka (1 - n fokozat)
Mállási formák: 1. A kőzetanyag elvesztése • Teljes felszínű pusztulás: a kőzetanyag az eredeti felszínnel párhuzamosan mállik a teljes felületen • Felületi egyenetlenség (relief) kialakulása: a kőzetfelszín morfológiájának változása részleges-, vagy szelektív mállás eredményeként • Kitörés: nagyobb kőzetdarabok kitörése és kihullása
2. Elszíneződés / felhalmozódás • Elszíneződés, kifakulás: a kőzet eredeti színének megváltozása oxidáció, vagy kémiai mállás hatására • Koszolódás: szennyeződés halmozódik fel a kőzetfelszínen • Sókiválás: sókristályok gyengén kötődő felhalmozódása a kőzetfelszínen • Kéregképződés: erősen kötődő felhalmozódás a kőzetfelszínen • Élőlények (mikroorganizmusok, vagy magasabbrendű növények) megtelepedése a kőzetfelszínen • Koszolódás - kéregképződés: átmeneti mállási forma • Sókiválás – kéregképződés: átmeneti mállási forma • Élőlények megtelepedése - kéregképződés: átmeneti mállási forma
3. Elkülönülés • Szemcsék kipergése: egyes szemcsék, vagy kisebb halmazok kipergése a felületről • Kihullás: nagyobb, szabálytalan alakú kőzetdarabok kihullása a felületről • Pikkelyesedés: kisebb lemezes kérgek elválása a kőzetfelülettel párhuzamosan • Leveles leválás: nagyobb, lemezes darabok elválása a kőzetfelülettel párhuzamosan, de nem a kőzetszövetből eredően • Lemezes leválás: nagyobb, lemezes darabok elválása a kőzetszövetből eredő irányítottsággal párhuzamosan • Kéregleválás a kőzetanyaggal együtt: elszíneződött kéreg leválása, melyhez a kőzetanyag is hozzátapad
Repedések, deformáció • Repedések: önálló repedések, vagy repedéshálózatok természetes, vagy mesterséges hatásra • Deformáció: hajlítás, kitüremledés, behorpadás képlékeny deformáció hatására, főleg keskeny kőzetlemezeken
Mindszenti kálvária
teljes felszínű pusztulás, szemcsék kipergése, leveles leválás
koszolódás, kéregképződés, leveles leválás
teljes felszínű pusztulás, kitörés, kéregleválás
pikkelyesedés, relief, leveles leválás
élőlények, koszolódás, relief, kitörés
élőlények, koszolódás, relief
Műemlék térképezése mállási formák szerint
A kőzetanyag elveszése Mállási formák teljes felszínen relief kitörés
Elkülönülés Mállási formák
szemcsék kipergése kihullás leveles leválás kéregleválás kőzetanyaggal együtt átmenetek
Elszíneződés
repedések / deformáció
Integrált mállottsági állapot
Kivirágzások: sörtés
pelyhes, bolyhos
porszerű
Mállási kéreg szerkezete
1. külső kéreg 2. eredeti felszín 3. belső kéreg 4. mállott zóna 5. átmeneti zóna 6. ép kőzet 7. szilárdsági profil
