埃及Atud-Um Khasila区镁铁质—超镁铁质岩石的岩相与物理机械性能评估及其作为石材的适用性

脚下的岩石

从寺庙柱子到厨房台面，我们的许多建筑都建立在石材之上。但并非所有岩石都能经得住几十年的踩踏、风化和磨损。本研究考察了埃及东部沙漠中暗色、致密的岩石，旨在判断哪些岩石可安全切割成大型板材和方石用于建筑与装饰，哪些则更适合留在地下。

来自沙漠山体的石料

在距红海海岸约60公里的Atud–Um Khasila地区，三种主要岩石并出露：两类辉长岩（变辉长岩和橄榄辉长岩）以及一种呈绿色的蛇纹岩。三者均属在地壳与上地幔深处形成的致密暗色“镁铁质/超镁铁质”岩系。该区域属于阿拉伯—努比亚地盾，这一古老的地质体长期为埃及纪念性建筑提供石料。由于这些岩石分布广泛且外观吸引，作者提出了一个实用问题：哪类岩石能够可靠地作为建筑用的尺寸石——用于立面、地面和覆层的大型精切石块？

观察岩石组织

研究组采集了18个代表性样品，并在显微镜下观察了薄片。变辉长岩和橄榄辉长岩以长石、角闪石、辉石和局部的橄榄石等坚硬互锁晶体为主。这种紧密、拼图式的结构通常会将晶粒锁结在一起并抗断裂。相比之下，蛇纹岩主要由片状和纤维状的蛇纹矿组成，伴有软一些的方解石类矿物和磁铁矿等不透明颗粒的斑块与脉状体。这些片层状与脉缝丰富的织构引入了弱面，在受力时可成为现成的裂隙通道。

实验室下的性能表现

为将这些显微特征转化为实际使用性能，研究者将岩石切成立方体并测量了对建筑重要的指标：密度、吸水率、孔隙率以及抗压破坏前能承受的压力。两类辉长岩表现相近：密度相对较高、吸水性极低、孔隙率低，抗压强度在约70多兆帕的中等水平。蛇纹岩尽管在某些情况下密度相当，但吸水性更高且强度较低且变化更大，平均比辉长岩低约10兆帕。与ASTM为结构用石材制定的国际标准比较，两个辉长岩样品满足关键要求，而多数蛇纹岩样品在强度上不达标，仅有两件样品处于临界状态。

耐候与耐磨试验

由于蛇纹岩常用于装饰性瓷砖，研究组还检验了其在模拟现实环境的严苛处理下的表现。样品反复浸泡在咸溶液中并干燥以促进盐晶生长，并在高温与低温之间循环以模拟热冲击。在盐蚀试验中，蛇纹岩立方体表面出现盐类沉积并出现颜色变浅，但并未破裂散落。在两项试验中，质量损失均低于1%，表明尽管这些岩石强度较低，在所研究的条件下也不易被盐蚀或快速温度变化快速侵蚀。

对建筑师与设计师的意义

综合来看，研究表明并非所有暗色沙漠岩石都可等同用于建材。变辉长岩与橄榄辉长岩由于其紧密互锁的硬矿物组合、低孔隙率、低吸水率与可靠的强度，成为承重或外部用途的尺寸石的有力候选。蛇纹岩尽管外观吸引并在抗盐与冷热循环方面较为耐久，但因其片状矿物与脉网结构在力学上通常较弱，更适合用于非结构性的装饰性用途，且应对其质量差异进行严格筛选。更广泛地说，这项工作强调，在将石材用于承重或长期暴露前，理解其矿物成分与织构是至关重要的。

引用: Abdel-Rahman, A.M., Latif, M.L.A., Khedr, M.Z. et al. Petrography and physical-mechanical evaluation of mafic-ultramafic rocks from Atud-Um Khasila, Egypt for dimension stone. Sci Rep 16, 12066 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44938-y

关键词: 建筑用石材, 辉长岩, 蛇纹岩, 岩石强度, 埃及东部沙漠