stringtranslate.com

Песок

Песчаные дюны в Идехан-Убари , Ливия.
Изображение песков:
стеклянный, дюнный, кварцевый,
вулканический, биогенный коралловый, розовый коралловый,
вулканический, гранатовый, оливиновый.
Образцы из пустыни Гоби , Эстонии , Гавайев и материковой части США. (1×1 см каждый) [1]

Песок — это зернистый материал , состоящий из мелкодисперсных минеральных частиц. Песок имеет различный состав, но определяется размером зерен. Песчаные зерна меньше гравия и крупнее ила . Песок также может относиться к текстурному классу почвы или типу почвы; то есть почва, содержащая более 85 процентов частиц песчаного размера по массе. [2]

Состав песка варьируется в зависимости от местных источников и условий, но наиболее распространенным компонентом песка во внутренних континентальных условиях и нетропических прибрежных условиях является кремний (диоксид кремния, или SiO2 ) , обычно в форме кварца .

Карбонат кальция является вторым наиболее распространенным типом песка. Одним из таких примеров является арагонит , который был создан за последние 500  миллионов лет различными формами жизни, такими как кораллы и моллюски . Это основная форма песка, наблюдаемая в областях, где рифы доминировали в экосистеме в течение миллионов лет, как в Карибском море . Несколько реже песок может состоять из сульфата кальция , такого как гипс и селенит , как это встречается в таких местах, как национальный парк Уайт-Сэндс и национальный заповедник дикой природы Солт-Плейнс в США.

Песок является невозобновляемым ресурсом в масштабах человеческого времени, а песок, подходящий для производства бетона, пользуется большим спросом. [3] Песок пустыни, хотя и обильный, не подходит для бетона. Пятьдесят миллиардов тонн пляжного песка и ископаемого песка используются каждый год для строительства. [4]

Состав

Тяжелые минералы (темные) в кварцевом пляжном песке ( Ченнаи , Индия)
Песок из государственного парка Coral Pink Sand Dunes , штат Юта . Это зерна кварца с гематитовым покрытием, обеспечивающим оранжевый цвет.
Песок из Писмо-Бич, Калифорния . В состав в основном входят кварц , кремень , магматические породы и ракушки.

Точное определение песка варьируется. Научная Единая система классификации почв, используемая в инженерии и геологии, соответствует стандартным ситам США и определяет песок как частицы диаметром от 0,074 до 4,75 миллиметров. [5] Согласно другому определению, с точки зрения размера частиц , используемому геологами , диаметр частиц песка варьируется от 0,0625 мм (или 1 ⁄ 16  мм) при объеме приблизительно 0,00012 кубических миллиметров до 2 мм при объеме приблизительно 4,2 кубических миллиметра, разница в объемах составляет 34 688 мер разницы. [6] Любая частица, попадающая в этот диапазон размеров, называется песчинкой . Песчинки находятся между гравием (с частицами от 2 мм до 64 мм по последней системе и от 4,75 мм до 75 мм по первой) и илом (частицы размером менее 0,0625 мм до 0,004 мм). Спецификация размера между песком и гравием оставалась неизменной более столетия, но диаметр частиц размером всего 0,02 мм считался песком по стандарту Альберта Аттерберга , использовавшемуся в начале 20-го века. Песчинки в « Счетчике песчинок » Архимеда, написанном около 240 г. до н. э., имели диаметр 0,02 мм. Спецификация Министерства сельского хозяйства США 1938 года составляла 0,05 мм. [7] Инженерный стандарт 1953 года, опубликованный Американской ассоциацией государственных должностных лиц автомагистралей и транспорта, установил минимальный размер песка на уровне 0,074 мм. Песок кажется зернистым, если его растереть между пальцами. Ил , для сравнения, ощущается как мука .

ISO 14688 классифицирует пески как мелкие, средние и крупные с диапазонами от 0,063 мм до 0,2 мм и до 0,63 мм до 2,0 мм. В Соединенных Штатах песок обычно делится на пять подкатегорий в зависимости от размера: очень мелкий песок ( диаметр 1 ⁄ 16 – 1 ⁄ 8  мм), мелкий песок ( 1 ⁄ 8  мм – 1 ⁄ 4  мм), средний песок ( 1 ⁄ 4  мм – 1 ⁄ 2  мм), крупный песок ( 1 ⁄ 2  мм – 1 мм) и очень крупный песок (1 мм – 2 мм). Эти размеры основаны на шкале фи Крумбейна , где размер равен Φ = -log 2 D; D — размер частиц в мм. По этой шкале для песка значение Φ варьируется от −1 до +4, с делениями между подкатегориями в целых числах.

Крупный план черного вулканического песка из Периссы, Санторини , Греция

Наиболее распространенным компонентом песка во внутренних континентальных условиях и нетропических прибрежных условиях является кремний (диоксид кремния, или SiO2 ) , обычно в форме кварца , который из-за своей химической инертности и значительной твердости является наиболее распространенным минералом, устойчивым к выветриванию .

Состав минерального песка сильно варьируется в зависимости от местных источников и условий горных пород. Ярко- белые пески, встречающиеся в тропических и субтропических прибрежных условиях, представляют собой эродированный известняк и могут содержать кораллы и фрагменты ракушек в дополнение к другому органическому или органически полученному фрагментарному материалу, что позволяет предположить, что образование песка также зависит от живых организмов. [8] Гипсовые песчаные дюны Национального парка Белые пески в Нью-Мексико славятся своим ярким белым цветом. Аркоз — это песок или песчаник со значительным содержанием полевого шпата , образовавшийся в результате выветривания и эрозии (обычно близлежащего) выхода гранитной породы на поверхность. Некоторые пески содержат магнетит , хлорит , глауконит или гипс . Пески, богатые магнетитом, имеют цвет от темного до черного, как и пески, полученные из вулканических базальтов и обсидиана . Хлорит - глауконитсодержащие пески обычно имеют зеленый цвет, как и пески, полученные из базальтовой лавы с высоким содержанием оливина . Многие пески, особенно те, которые широко распространены в Южной Европе , имеют примеси железа в кварцевых кристаллах песка, что придает им глубокий желтый цвет. Песчаные отложения в некоторых областях содержат гранаты и другие устойчивые минералы, включая некоторые мелкие драгоценные камни .

Источники

Скалы разрушаются или выветриваются в течение длительного периода времени, в основном под воздействием воды и ветра, а их осадки переносятся вниз по течению. Эти осадки продолжают распадаться на более мелкие куски, пока не превратятся в мелкие песчинки. Тип породы, из которой образовался осадок, и интенсивность окружающей среды дают различные составы песка. Наиболее распространенной породой, образующей песок, является гранит , в котором минералы полевого шпата растворяются быстрее, чем кварц , в результате чего порода распадается на мелкие куски. В высокоэнергетических средах породы распадаются гораздо быстрее, чем в более спокойных условиях. В гранитных породах это приводит к большему содержанию минералов полевого шпата в песке, поскольку у них не так много времени для растворения. Термин для песка, образованного выветриванием, — «эпикластический». [9]

Песок из рек собирается либо из самой реки, либо из ее поймы и составляет большую часть песка, используемого в строительной промышленности. Из-за этого многие небольшие реки были истощены, что вызвало экологическую проблему и экономические потери на прилегающих землях. Скорость добычи песка в таких районах значительно превышает скорость, с которой песок может пополняться, что делает его невозобновляемым ресурсом. [10]

Песчаные дюны являются следствием засушливых условий или ветрового осаждения. Пустыня Сахара очень сухая из-за своего географического положения и близости к экватору . Она известна своими огромными песчаными дюнами, которые существуют в основном из-за отсутствия растительности и воды. Со временем ветер сдувает мелкие частицы, такие как глина и мертвые органические вещества, оставляя только песок и более крупные камни. Только 15% Сахары составляют песчаные дюны, а 70% — голые скалы. [11] Ветер отвечает за создание этих различных сред и придание песку круглой и гладкой формы. Эти свойства делают песок пустыни непригодным для строительства. [12]

Пляжный песок также образуется в результате эрозии. На протяжении тысяч лет скалы размываются у береговой линии из-за постоянного движения волн, и осадки накапливаются. Выветривание и речные отложения также ускоряют процесс создания пляжа, наряду с морскими животными, взаимодействующими со скалами, например, поедающими водоросли с них. Как только песка становится достаточно, пляж действует как барьер, препятствующий дальнейшему размыванию земли. Этот песок идеально подходит для строительства, поскольку он угловатый и имеет различные размеры. [13]

Морской песок (или океанический песок) образуется из осадков, переносимых в океан, и эрозии океанических пород. Толщина слоя песка варьируется, однако обычно ближе к суше находится больше песка; этот тип песка идеально подходит для строительства и является очень ценным товаром. Европа является основным добытчиком морского песка, который сильно вредит экосистемам и местному рыболовству. [10]

Изучать

Сканирующая электронная микрофотография, показывающая песчинки
Изрытые песчинки из Западной пустыни , Египет. Изрытость является следствием переноса ветром.

Изучение отдельных зерен может раскрыть много исторической информации о происхождении и виде транспортировки зерна. [14] Кварцевый песок , который недавно выветрился из кристаллов кварца гранита или гнейса, будет угловатым. Его называют grus в геологии или острым песком в строительной отрасли, где он предпочтителен для бетона, и в садоводстве, где он используется в качестве почвенной добавки для разрыхления глинистых почв. Песок, который переносится на большие расстояния водой или ветром, будет округлым, с характерными узорами абразивного износа на поверхности зерна. Песок пустыни обычно округлой формы.

Люди, которые собирают песок в качестве хобби, известны как аренофилы . Организмы, которые процветают в песчаной среде, называются псаммофилами. [15]

Использует

Песчинки желтого строительного песка. Микроскоп Lumam P-8. Освещение EPI. Фотография каждой песчинки — результат мультифокального стекинга .

Ресурсы и экологические проблемы

Только некоторые пески подходят для строительной промышленности, например, для производства бетона . Зерна песка пустыни округляются под действием ветра, и по этой причине не дают прочного бетона, в отличие от грубого песка из моря. Из-за роста населения и городов и последующей строительной деятельности существует огромный спрос на эти особые виды песка, а природные источники истощаются. В 2012 году французский режиссер Дени Делестрак снял документальный фильм под названием « Песочные войны » о влиянии нехватки строительного песка. В нем показаны экологические и экономические последствия как легальной, так и нелегальной торговли строительным песком. [18] [19] [20]

Для извлечения песка используется метод гидравлического дноуглубления. Он работает путем откачивания верхних нескольких метров песка из воды и заполнения им лодки, которая затем транспортируется обратно на сушу для обработки. Вся морская жизнь, смешанная с извлеченным песком, погибает, и экосистема может продолжать страдать в течение многих лет после завершения добычи. Это влияет не только на морскую жизнь, но и на местную рыболовную промышленность из-за потери людей, и на общины, живущие близко к кромке воды. Когда песок извлекается из воды, это увеличивает риск оползней, что может привести к потере сельскохозяйственных земель и/или повреждению жилищ. [21]

Многочисленные применения песка требуют значительной дноуглубительной промышленности, что вызывает обеспокоенность по поводу экологии, связанной с истощением рыбных запасов, оползнями и наводнениями. [22] Такие страны, как Китай, Индонезия, Малайзия и Камбоджа, запрещают экспорт песка, ссылаясь на эти проблемы как на основной фактор. [23] По оценкам, ежегодное потребление песка и гравия составляет 40 миллиардов тонн, а песок является глобальной индустрией стоимостью 70 миллиардов долларов США. [24] С ростом использования ожидается, что больше будет поступать от переработки и альтернатив песку. [25]

Глобальный спрос на песок в 2017 году составил 9,55 млрд тонн в рамках отрасли стоимостью 99,5 млрд долларов. [26] В апреле 2022 года Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) опубликовала отчет, в котором говорилось, что ежегодно используется 50 млрд тонн песка и гравия. В отчете было дано 10 рекомендаций, включая запрет на добычу на пляжах, чтобы предотвратить кризис и перейти к экономике замкнутого цикла для этих двух ресурсов. [27] [28]

Опасности

Хотя песок, как правило, нетоксичен, такие виды деятельности, как пескоструйная обработка, требуют мер предосторожности. Мешки с кварцевым песком, используемые для пескоструйной обработки, теперь имеют этикетки, предупреждающие пользователя о необходимости надевать средства защиты органов дыхания, чтобы избежать вдыхания образующейся мелкой кремниевой пыли . В паспортах безопасности кварцевого песка указано, что «чрезмерное вдыхание кристаллического кремния представляет серьезную опасность для здоровья». [29]

В областях с высоким давлением воды в порах песок и соленая вода могут образовывать зыбучие пески , которые представляют собой коллоидный гидрогель , который ведет себя как жидкость. Зыбучие пески создают значительный барьер для спасения существ, оказавшихся в них, которые в результате часто погибают от воздействия (а не от погружения).

Иногда люди роют ямы в песке на пляжах в целях отдыха, но если ямы слишком глубокие, они могут привести к серьезным травмам или смерти в случае обрушения. [30]

Производство

Искусственный песок (M sand) — это песок, полученный из горных пород искусственным путем, обычно для строительных целей в цементе или бетоне. Он отличается от речного песка тем, что имеет более угловатую форму и несколько иные свойства. [31]

Исследования случаев

В Дубае , Объединенные Арабские Эмираты, использование песка было очень востребовано при строительстве инфраструктуры и создании новых островов. Они использовали свои собственные запасы, а также импортировали песок из Австралии. Было три проекта по созданию искусственных островов, требующих более 835 миллионов тонн песка, что стоило более 26 миллиардов долларов США. [32]

Смотрите также

Портал наук о Земле

Ссылки

  1. ^ Siim Sepp. "Sand types". sandatlas.org. Архивировано из оригинала 13 августа 2019 года . Получено 17 февраля 2020 года .
  2. ^ Глоссарий терминов по почвоведению (PDF) . Оттава: Agriculture Canada. 1976. стр. 35. ISBN 978-0662015338. Архивировано (PDF) из оригинала 14 февраля 2019 г. . Получено 11 августа 2014 г. .
  3. ↑ Констебль, Харриет (3 сентября 2017 г.). «Как спрос на песок убивает реки». BBC News Magazine . Архивировано из оригинала 3 сентября 2017 г. Получено 9 сентября 2017 г.
  4. ^ Albarazi, Hannah. «Скользкие склоны мировой нехватки песка». Архивировано из оригинала 29 марта 2019 года . Получено 29 марта 2019 года .
  5. ^ Единая система классификации почв [ постоянная неработающая ссылка ]
  6. ^ Петтиджон, Ф.Дж.; Поттер, П.Е.; Сивер, Рэймонд (1972). Песок и песчаник. Нью-Йорк: Springer Verlag . стр. 1. ISBN 9780387900711. Архивировано из оригинала 2 июля 2021 г. . Получено 9 марта 2021 г. .
  7. ^ Уркухарт, Леонард Чёрч, «Справочник по гражданскому строительству» McGraw-Hill Book Company (1959) стр. 8-2
  8. ^ Водоросли также играют роль в образовании песка Архивировано 1 июля 2017 года на Wayback Machine . Susanscott.net (1 марта 2002 года). Получено 24 ноября 2011 года.
  9. ^ Гилман, Ларри (2014). Sand . Том 7 (5-е изд.). Энциклопедия науки Гейла. С. 3823–3824.
  10. ^ ab Padmalal, Maya (2014). «Источники песка и сохранение». Добыча песка . Springer, Дордрехт. С. 155–160. ISBN 978-94-017-9143-4.
  11. ^ "Сахара". Колумбийская энциклопедия (6-е изд.). Columbia University Press. 2000. ISBN 9780787650155.
  12. ^ «В чем причина отказа от использования морского и пустынного песка для строительства?». The Hindu . 2 августа 2015 г. ISSN  0971-751X. Архивировано из оригинала 15 декабря 2019 г. Получено 9 апреля 2019 г.
  13. ^ "Как образуется пляж?". WorldAtlas . 19 декабря 2017 г. Архивировано из оригинала 13 декабря 2019 г. Получено 10 апреля 2019 г.
  14. ^ Кринсли, Д. Х., Смолли, И. Дж. 1972. Песок. American Scientist 60, 286–291
  15. ^ "Psammophile". Merriam-Webster.com . Архивировано из оригинала 9 июля 2017 . Получено 27 января 2016 .
  16. ^ «Импорт песка и стекла может помочь восстановить пляжи». NPR.org . 17 июля 2007 г. Архивировано из оригинала 2 июля 2021 г. Получено 4 апреля 2018 г.
  17. ^ Yong, Syed E. Hasan, Benedetto De Vivo, Bernhard Grasemann, Kurt Stüwe, Jan Lastovicka, Syed M. Hasan, Chen (5 декабря 2011 г.). Экологическая и инженерная геология - Том III. EOLSS Publications. стр. 80. ISBN 978-1-84826-357-4. Архивировано из оригинала 2 июля 2021 г. . Получено 19 октября 2019 г. .{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. ^ "SAND WARS". www.sand-wars.com . Получено 23 февраля 2023 г. .
  19. ↑ Саймон Ингс (26 апреля 2014 г.). «История изменения климата получает звездное освещение». New Scientist : 28–9. Архивировано из оригинала 4 ноября 2014 г. Получено 29 мая 2019 г.
  20. ^ Странде в Гефаре? Архивировано 24 сентября 2015 г. в Wayback Machine Arte Future, последнее обновление 23 апреля 2014 г.
  21. ^ Ким, Тэ Гун (14 сентября 2007 г.). «Экономические издержки рыболовства из-за добычи морского песка в Онджине, Корея: концепции, методы и иллюстративные результаты». Экологическая экономика . 65 (3): 498–507. doi :10.1016/j.ecolecon.2007.07.016.
  22. ^ Торрес, Аврора и др. (8 сентября 2017 г.). «Мир сталкивается с глобальным песчаным кризисом». The Conversation . Архивировано из оригинала 9 июля 2018 г. Получено 9 сентября 2017 г.
  23. ^ "Эффект песочных часов". The Economist . 8 октября 2009 г. Архивировано из оригинала 16 декабря 2018 г. Получено 14 октября 2009 г.
  24. ^ Бейсер, Винс (26 марта 2015 г.). «Смертельная глобальная война за песок». Wired . Архивировано из оригинала 16 апреля 2018 г. Получено 26 марта 2015 г.
  25. ^ Торрес, Аврора; Симони, Марк У.; Кейдинг, Якоб К.; Мюллер, Даниэль Б.; цу Эрмгассен, Софус О.С.Е.; Лю, Цзяньго ; Йегер, Йохен АГ; Винтер, Мартен; Ламбин, Эрик Ф. (май 2021 г.). «Устойчивость глобальной песчаной системы в антропоцене». Одна Земля . 4 (5): 639–650. Bibcode : 2021OEart...4..639T. doi : 10.1016/j.oneear.2021.04.011 .
  26. ^ Дойл, Алистер (11 февраля 2019 г.). «По мере таяния льда Гренландия может стать крупным экспортером песка: исследование». reuters.com . Архивировано из оригинала 7 августа 2020 г. . Получено 12 февраля 2019 г. .
  27. ^ «Использование песка ставит нас «в тупик», говорится в докладе ЮНЕП» (пресс-релиз). Женева: Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП). 26 апреля 2022 г. Получено 28 апреля 2022 г.
  28. ^ «Мир использует песок быстрее, чем его можно заменить». ABC News . Reuters . 28 апреля 2022 г. . Получено 28 апреля 2022 г. .
  29. ^ MSDS кварцевого песка Архивировано 11 марта 2006 г. на Wayback Machine . Simplot (13 марта 2011 г.). Получено 24 ноября 2011 г.
  30. ↑ Эллемент, Джон Р.; Ян, Мэтт; Эннер, Стив (18 мая 2022 г.). «Мужчина из Мэна, 18 лет, погиб в результате обрушения песка на пляже Нью-Джерси; отец вспоминает его «причудливую» личность». BostonGlobe.com . Получено 23 февраля 2023 г.
  31. ^ Пилегис, М.; Гарднер, Д.; Ларк, Р. (2016). «Исследование использования искусственного песка в качестве 100% замены мелкого заполнителя в бетоне». Материалы . 9 (6): 440. Bibcode : 2016Mate....9..440P. doi : 10.3390/ma9060440 . PMC 5456819. PMID  28773560 . 
  32. ^ Педуцци, Паскаль (апрель 2014 г.). «Песок, более редкий, чем кто-либо думает». Environmental Development . 11 : 208–218. doi :10.1016/j.envdev.2014.04.001. Архивировано из оригинала 29 мая 2019 г. Получено 29 мая 2019 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Найдите значение слова «песок» в Викисловаре, бесплатном словаре.
В Викицитатнике есть цитаты, связанные с Песком .
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Песок» .
Побочные эффекты добычи песка