В России битумы имеются на склонах Анабарского и Оленекского массивов на Сибирской платформе, где выходят на поверхность пермские песчаники. Есть они и в Эмбинском районе Казахстана.
Скопления битума жильного типа имеются на территории Оренбургской области.
Покровные битумы известны на Апшеронском, Керченском, Таманском полуостровах, на Сахалине.
Есть и несколько битумных озер. Наиболее крупное и известное – озеро Пич-Лейк (остров Тринидад, Южная Америка). Это месторождение натурального битума имеет площадь около 40 га и достигает глубины 75 м. Оно снизу подпитывается нефтью, которая превращается в мальту, потом в асфальт. Местные индейцы пользовались этим асфальтом для пропитки своих каноэ.
Европейцы открыли озеро в 1595 году, это сделал англичанин Уолтер Рэли во время экспедиции в поисках «Золотого города». Европейцы начали применять битум, чтобы конопатить корабли. Масштабное освоение богатств этого озера начинается в 1850 году, а в 1888 году была основана компания по добыче асфальта, существующая до сих пор. В 1978 году она была преобразована в национальную государственную компанию «Асфальт озера Тринидад и Тобаго». В настоящее время Пич-Лейк является самым значительным коммерческим месторождением в мире. Около 80 % добычи направляется на экспорт.
Интересно, что улицы Вашингтона – столицы США – по большей части заасфальтированы именно материалом из Тринидада.
Кроме Пич-Лейк, на острове Тринидад выявлено ещё 15 месторождений природных асфальтов.
Другое крупное озеро природного битума находится в Венесуэле. Это озеро Бермудес (другое название – Гуаноко). Три крупных озера природного битума расположены в США, в Калифорнии: Ранчо Ла-Брея, Ямы дёгтя Маккитрика и Ямы дёгтя в Карпинтерии. Также битумные озёра есть в Перу, Иране, России.
Процесс добычи и комплексной переработки природных битумов производится так: добывают битумосодержащую породу, разделяют её на органическую и минеральные части; перерабатывают битум.
Битум сам по себе не является товаром. Нужны покупателям продукты его переработки. Это может быть «синтетическая нефть», альтернатива природной нефти. Кроме того, в битумах бывают нафтеновые кислоты, сульфокислоты, простые и сложные эфиры, сера, редкие цветные металлы (ванадий, никель, рений).
Битумы используются для устройства гидроизоляции в строительстве дорог, зданий и сооружений, прокладке трубопроводов; в производстве асфальтобетона; при изготовлении кровельных материалов; в лакокрасочной и кабельной промышленности; для заливочных аккумуляторных мастик и др.
Примерно в 600–500 годах до нашей эры в греческом языке возникло слово «асфальтос», производное от прилагательного «асфалес» (прочный, крепкий, надёжный) или от глагола «асфалидзо» (делать крепким, прочным, укреплять). Оно вошло в греческий язык после того, как Геродот, описавший в 460–450 годах до нашей эры в «Истории греко-персидских войн» персидские и месопотамские асфальтовые месторождения, ввел его в литературу.
Асфальт, всплывавший со дна Мёртвого моря в Палестине, арабы называли «гажар Муса» (камень Моисея). Ещё в XX веке большие глыбы асфальта всплывали с его дна, последний раз это произошло в 1960-е годы, причём всплывшая глыба весила больше тонны. Древние римляне называли его Асфальтовым озером – Lacus Asphaltites. Асфальт Мёртвого моря имеет самое высокое качество. Он твёрдый, хрупкий и почти не содержит минеральных примесей. Сейчас благодаря своей высокой чистоте используется для создания живописных красок и лаков.
Название «битум» происходит от латинского bitũmen – горная смола, а асфальт от древнегреческого ἄσφαλτος – горная смола.
Асфальт – это одна из разновидностей битума, которая стала сейчас более известна, чем «материнская порода».
Различают два вида асфальта: натуральный, который лежит залежами почти у самой поверхности земли, и искусственный – его вырабатывают на современных заводах из сырой нефти. Натуральный асфальт отличается высоким содержанием битума – от 60 до 75 %.
Природный асфальт – это твёрдая легкоплавкая масса чёрного цвета с блестящим или тусклым изломом. Образуется она из нефти. Когда она поднимается на поверхность, то постепенно теряет легко испаряющиеся углеводородные соединения. В результате накапливаются смолисто-асфальтеновые вещества. Они окисляются и уплотняются, превращаясь в более твёрдые массы.
В результате сначала возникает мальта – густая, очень вязкая, почти чёрная нефть, богатая кислородом и серой. Дальнейшие превращения приводят к образованию из мальты твёрдого, легко плавящегося асфальта – смеси окисленных углеводородов нефти.
Плотный асфальт, возникающий при истечении нефти на поверхность, и горные породы, пропитанные им, называются кирами. Они, словно пробки, «запечатывают» скопления нефти, открывающиеся наружу, и благодаря этому предохраняют подпитывающую их нефтяную залежь от полного разрушения.
Асфальт заполняет поры песков и песчаников, трещины и каверны известняков и доломитов. Содержание асфальта в породах колеблется от 2–3 до 20 % и более.
Смешиваясь с минеральными составляющими (песком, гравием и пр.), он превращается в более или менее мощную кору на поверхности больших «нефтяных озёр».
Такой асфальт широко распространён в районах неглубокого залегания или выхода на поверхность земли нефтеносных пород и обычно заполняет трещины и каверны в известняках, доломитах и других породах.
Впервые обстоятельно выяснил вопрос о глубине залегания и распространения асфальта русский инженер-технолог А. А. Летний, произведя в 1874 году исследования асфальтовых залежей на берегу Волги и в соседних оврагах. Результаты своих исследований он опубликовал в статье «О месторождении асфальта в Симбирской губ., Сызранского уезда» («Записки Русского Технического Общества»).
Месторождения асфальта имеются на территории бывшего СССР, в Канаде, Франции, Венесуэле, на острове Тринидад и др.
Ассирийцы, финикийцы и египтяне широко использовали гидроизоляционные и связующие свойства асфальта при строительстве зданий и кораблей. В Уре археологами были найдены модели шумерских кораблей, обмазанных асфальтом. В шумерском «Эпосе о Гильгамеше» Утнапиштим, единственный выживший во время всемирного потопа, обмазывал свой корабль асфальтом и акульим жиром для водонепроницаемости.
Первое зарегистрированное использование асфальта для строительства дорог относится к 625 году до нашей эры.
Согласно Ветхому Завету, младенец Моисей был обнаружен на берегу Нила в обмазанной асфальтом тростниковой корзине. Египтяне также использовали асфальт при мумификации (само слово «мумия» в переводе с персидского означало асфальт, или природную чёрную смолу). Авиценна в своём трактате «Канон врачебной науки» при описании лечебных свойств мумиё упоминает также и асфальт (кафр ал-йахуд, то есть битум иудейский).
Жозеф Ньепс
Старые мастера использовали асфальт Мёртвого моря в качестве краски и для лессировок. Фламандские и голландские живописцы XVII века соединяли асфальт с шеллаком, быстро сохнущим маслом и воском, получая прозрачную краску красивого золотисто-коричневого тона. При соединении с другими красками этот асфальт просачивается наверх, вызывая почернение и растрескивание красочного слоя – кракелюры.
Также этот вид асфальта используется в различных техниках печати гравюр. Жозеф Ньепс в 1816 году начал свои опыты по гелиографии, что позднее привело к изобретению фотографии. В 1826 году с помощью камеры-обскуры Ньепс получил на оловянной пластине, покрытой тонким слоем сирийского асфальта (то есть из Мёртвого моря), старейшую из сохранившихся фотографий – «Вид из окна в Ле Гра».
Выскребание по асфальту – один из наиболее богатых по изобразительным возможностям способов литографии. Он чем-то схож со способом меццотинто на металле и в литографии называется «лито меццотинто». Комбинируя различные приемы выскребания с работой карандашом и тушью, можно добиться в этой технике очень большой живописности и мягкости тончайших переходов тона наряду с чистым острым штрихом, чего невозможно получить ни в каком другом способе.
Делается выскребание по асфальту следующим образом: берется корешковый камень и закатывается мастичным валиком тонким слоем грунта, состоящего из 20 г сирийского асфальта и 80 г скипидара. Дав асфальту как следует засохнуть, на камень переводят (лучше на другой день) рисунок при помощи крокуса, копировальной бумаги или путём перетискивания и припудривания абриса (как в гравюре на камне).
После этого начинают выскабливать светлые места рисунка шабером, перочинным ножом или иглой. Самые сильные (тёмные) места рисунка оставляют нетронутыми, а самые светлые соскабливают до полного удаления асфальтового слоя. Промежуточные тона, переходы от светлого к тёмному, получаются в зависимости от силы нажима ножом или шабером. Чем сильнее нажимать, тем большее количество асфальта снимет шабер и обнажит больше чистого камня, и наоборот.
Процарапывая асфальт иглой, можно получить тонкую, острую линию. Кроме шабера, ножа и игл, можно работать по асфальту наждачной бумагой и стеклянной резинкой («родоль»), которая даёт чрезвычайно тонкие и нежные тона. Допущенные ошибки можно исправлять жидким асфальтом при помощи кисточки.
Для осветления тона можно применять размывку асфальта скипидаром или бензином. В этом случае, работая кистью, можно получить довольно интересную манеру, похожую на акварельную технику или на размывку тушью с характерными для них затеками. На размытом скипидаром или бензином месте можно вновь работать жидким асфальтом, жидкой тушью или литографским карандашом.
Когда работа закончена, рисунок припудривают тальком и травят обычным порядком, но более сильной вытравкой, так как сопротивляемость действию кислоты у асфальта гораздо бóльшая, чем у литографской туши и карандаша. После травления камень закрывают гуммиарабиком или декстрином и дают постоять несколько часов.