stringtranslate.com

Песок

Песчаные дюны в Идехан-Убари , Ливия.
Изображение песков:
стеклянный, дюнный, кварцевый,
вулканический, биогенный коралл, розовый коралл,
вулканический, гранат, оливин.
Образцы взяты из пустыни Гоби , Эстонии , Гавайских островов и материковой части США. (по 1×1 см) [1]

Песок – это сыпучий материал , состоящий из мелкодисперсных минеральных частиц. Песок имеет различный состав, но его размер определяется размером зерен. Зерна песка мельче гравия и крупнее ила . Песок также может относиться к текстурному классу почвы или типу почвы; т.е. почва, содержащая более 85 процентов частиц размером с песок по массе. [2]

Состав песка варьируется в зависимости от местных источников горных пород и условий, но наиболее распространенной составляющей песка во внутренних континентальных районах и нетропических прибрежных районах является кремнезем (диоксид кремния или SiO 2 ), обычно в форме кварца .

Карбонат кальция — второй по распространенности тип песка, например, арагонит , который за последние 500  миллионов лет в основном был создан различными формами жизни, такими как кораллы и моллюски . Например, это основная форма песка, встречающаяся в районах, где рифы доминировали в экосистеме на протяжении миллионов лет, например, в Карибском бассейне . 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 течение человеческого времени, а песок, пригодный для изготовления бетона , пользуется большим спросом. [3] Песок пустыни, хотя и обильный, не подходит для бетона. Ежегодно для строительства используется пятьдесят миллиардов тонн пляжного песка и ископаемого песка. [4]

Состав

Тяжелые минералы (темные) в кварцевом песке пляжа ( Ченнаи , Индия)
Песок из государственного парка Coral Pink Sand Dunes , штат Юта . Это зерна кварца с гематитовым налетом, обеспечивающим оранжевый цвет.
Песок из Писмо-Бич, Калифорния . Компоненты представлены в основном кварцем , кремнем , магматическими породами и обломками ракушек.

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 , частицы песка имеют диаметр от 0,0625 мм (или 1 ⁄ 16  мм) при объеме примерно 0,00012 кубических миллиметров до 2 мм при объеме примерно 4,2 кубических миллиметров. миллиметров, разница в объёмах составляет 34 688 мер разницы. [6] Любая частица, попадающая в этот диапазон размеров, называется песчинкой . Песчинки находятся между гравием ( с частицами размером от 2 до 64 мм во второй системе и от 4,75 до 75 мм в первой) и илом (частицы размером менее 0,0625 мм до 0,004 мм). Спецификация размера песка и гравия оставалась неизменной на протяжении более столетия, но частицы диаметром всего 0,02 мм считались песком в соответствии со стандартом Альберта Аттерберга , использовавшимся в начале 20 века. Песчинки в « Счетчике песка » 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 чиновников шоссейных дорог и транспорта, установил минимальный размер песка на уровне 0,074 мм. Песок кажется песчаным, когда его растирают между пальцами. Ил , по сравнению с ним, на ощупь похож на муку .

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

Крупный план черного вулканического песка из Периссы, Санторини , Греция.

Наиболее распространенным компонентом песка во внутренних континентальных и нетропических прибрежных районах является кремнезем (диоксид кремния, или SiO 2 ), обычно в форме кварца , который из-за своей химической инертности и значительной твердости является наиболее распространенным компонентом песка. Распространенный минерал , устойчивый к атмосферным воздействиям .

Состав минерального песка сильно варьируется в зависимости от местных источников и условий горных пород. Ярко- белые пески, встречающиеся в тропических и субтропических прибрежных районах, представляют собой эродированный известняк и могут содержать фрагменты кораллов и ракушек в дополнение к другим фрагментарным материалам органического или органического происхождения, что позволяет предположить, что образование песка также зависит от живых организмов. [8] Гипсовые песчаные дюны национального парка Уайт-Сэндс в Нью - Мексико славятся своим ярким белым цветом. Аркоза — это песок или песчаник со значительным содержанием полевого шпата , образовавшийся в результате выветривания и эрозии (обычно близлежащего) обнажения гранитной породы. 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 , содержат примеси железа в кристаллах кварца песка, придающие песку глубокий желтый цвет. Отложения песка в некоторых районах содержат гранаты и другие устойчивые минералы, в том числе небольшие драгоценные камни .

Источники

Горные породы подвергаются эрозии или выветриванию в течение длительного периода времени, главным образом под действием воды и ветра, а их отложения переносятся вниз по течению. Эти отложения продолжают распадаться на более мелкие кусочки, пока не превратятся в мелкие песчинки. Тип породы, из которой образовались отложения, и интенсивность окружающей среды определяют различный состав песка. Наиболее распространенной породой, образующей песок, является гранит , в котором минералы полевого шпата растворяются быстрее, чем кварц , в результате чего порода распадается на мелкие кусочки. В условиях высокой энергии камни распадаются гораздо быстрее, чем в более спокойных условиях. В гранитных породах это приводит к тому, что в песке появляется больше минералов полевого шпата, поскольку у них не так много времени на растворение. Название песка, образовавшегося в результате выветривания, — «эпикластический». [9]

Речной песок собирается либо из самой реки, либо из ее поймы и составляет большую часть песка, используемого в строительной отрасли. Из-за этого многие малые реки истощились, что вызвало экологические проблемы и экономический ущерб прилегающим землям. Скорость добычи песка в таких районах значительно превышает скорость восполнения песка, что делает его невозобновляемым ресурсом. [10]

Песчаные дюны являются следствием засушливых условий или ветровых отложений. Пустыня Сахара очень засушлива из-за своего географического положения и близости к экватору . Он известен своими обширными песчаными дюнами, которые существуют в основном из-за недостатка растительности и воды. Со временем ветер сдувает мелкие частицы, такие как глина и мертвые органические вещества, оставляя только песок и более крупные камни. Лишь 15% территории Сахары — это песчаные дюны, а 70% — голые скалы. [11] Ветер ответственен 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. За тысячи лет скалы у береговой линии размываются из-за постоянного движения волн и накапливаются отложения. Выветривание и речные отложения также ускоряют процесс создания пляжа, а также взаимодействие морских животных с камнями, например, поедание с них водорослей. Когда песка становится достаточно, пляж становится барьером, препятствующим дальнейшей эрозии земли. Этот песок идеален для строительства, так как он угловатый и разного размера. [13]

Морской песок (или океанский песок) образуется из отложений, переносимых в океан, и в результате эрозии океанских пород. Толщина слоя песка варьируется, однако чаще всего песка бывает больше ближе к суше; этот тип песка идеален для строительства и является очень ценным товаром. Европа является основным добытчиком морского песка, что наносит серьезный ущерб экосистемам и местному рыболовству. [10]

Изучать

Сканирующая электронная микрофотография , показывающая песчинки
Ямчатые песчинки из Западной пустыни , Египет. Питтинг является следствием ветропереноса.

Изучение отдельных зерен может дать много исторической информации о происхождении и способе транспортировки зерна. [14] Кварцевый песок , недавно образовавшийся из кристаллов гранита или гнейса , будет иметь угловатую форму. В геологии его называют «друс » или «острый песок» в строительстве, где его предпочитают для бетона, а также в садоводстве, где его используют в качестве удобрения для разрыхления глинистых почв. Песок, который переносится водой или ветром на большие расстояния, будет округлой формы с характерными следами истирания на поверхности зерен. Песок пустыни обычно имеет округлую форму.

Людей, собирающих песок в качестве хобби, называют аренофилами . Организмы, которые процветают в песчаной среде, являются псаммофилами. [15]

Использование

Песчинки желтого строительного песка. Микроскоп Люмам П-8. ЭПИ освещение. Фотография каждой песчинки — результат мультифокального стекирования .

Ресурсы и экологические проблемы

Лишь некоторые пески пригодны для строительной отрасли, например, для изготовления бетона . Зерна пустынного песка округляются под действием ветра и по этой причине не образуют твердого бетона, в отличие от грубого морского песка. Из-за роста населения и городов и связанной с этим строительной деятельности существует огромный спрос на эти особые виды песка, а природные ресурсы истощаются. В 2012 году французский режиссер Дени Делестрак снял документальный фильм « Песочные войны » о последствиях нехватки строительного песка. Показаны экологические и экономические последствия как легальной, так и нелегальной торговли строительным песком. [18] [19] [20]

Для извлечения песка используется метод гидравлической выемки. Это работает путем выкачивания верхних нескольких метров песка из воды и заполнения его в лодку, которая затем транспортируется обратно на сушу для переработки. Вся морская жизнь , смешанная с добытым 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 гибели людей, а также на сообщества, живущие вблизи кромки воды. Когда песок вынимают из воды, увеличивается риск оползней, которые могут привести к потере сельскохозяйственных угодий и/или повреждению жилищ. [21]

Многие виды использования песка требуют значительной дноуглубительной промышленности, что вызывает экологические опасения по поводу истощения рыбных запасов, оползней и наводнений. [22] Такие страны, как Китай, Индонезия, Малайзия и Камбоджа, запрещают экспорт песка, ссылаясь на эти проблемы как на главный фактор. [23] По оценкам, годовое потребление песка и гравия составляет 40 миллиардов тонн, а производство песка составляет 70 миллиардов долларов США в мировой промышленности. [24] Ожидается, что с увеличением использования песка будет расти объем переработки и альтернатив песку. [25]

Мировой 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 говорится, что ежегодно используется 50 миллиардов тонн песка и гравия. В отчете содержится 10 рекомендаций, включая запрет на добычу полезных ископаемых на пляжах, чтобы предотвратить кризис и перейти к безотходной экономике для этих двух ресурсов. [27] [28]

Опасности

Хотя песок, как правило, не токсичен, его использование, например, пескоструйная обработка, требует мер предосторожности. Мешки с кварцевым песком, используемые для пескоструйной обработки, теперь имеют этикетки, предупреждающие пользователя о необходимости носить средства защиты органов дыхания, чтобы не вдыхать полученную мелкую кварцевую пыль . В паспортах безопасности кварцевого песка указано, что «чрезмерное вдыхание кристаллического кремнезема является серьезной проблемой для здоровья». [29]

В районах с высоким давлением поровой воды песок и соленая вода могут образовывать плывун , который представляет собой коллоидный гидрогель , ведущий себя как жидкость. Зыбучие пески создают значительный барьер для побега существ, попавших в него, и в результате они часто умирают от воздействия (а не от погружения).

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

Производство

Промышленный песок (песок М) — это песок, полученный из горной породы искусственным способом, обычно для строительных целей из цемента или бетона. Он отличается от речного песка более угловатой формой и несколько иными свойствами. [31]

Тематические исследования

В Дубае , Объединенные Арабские Эмираты, использование песка было очень требовательным при строительстве инфраструктуры и создании новых островов. Они использовали собственные запасы, а также импортировали песок из Австралии. Было реализовано три проекта по созданию искусственных островов, для которых потребовалось более 835 миллионов тонн песка и стоимость которых составила более 26 миллиардов долларов США. [32]

Смотрите также

 Портал наук о Земле

Рекомендации

  1. ^ Сийм Сепп. «Виды песка». sandatlas.org. Архивировано из оригинала 13 августа 2019 года . Проверено 17 февраля 2020 г.
  2. ^ Словарь терминов почвоведения (PDF) . Оттава: Сельское хозяйство Канады. 1976. с. 35. ISBN 978-0662015338. Архивировано (PDF) из оригинала 14 февраля 2019 г. Проверено 11 августа 2014 г.
  3. ↑ Констебль, Харриет (3 сентября 2017 г.). «Как спрос на песок убивает реки». Журнал BBC News . Архивировано из оригинала 3 сентября 2017 года . Проверено 9 сентября 2017 г.
  4. ^ Альбарази, Ханна. «Скользкие склоны мировой нехватки песка». Архивировано из оригинала 29 марта 2019 года . Проверено 29 марта 2019 г.
  5. ^ Единая система классификации почв [ постоянная мертвая ссылка ]
  6. ^ Петтиджон, Ф.Дж.; Поттер, ЧП; Зивер, Раймонд (1972). Песок и песчаник. Нью-Йорк: Springer Verlag . п. 1. ISBN 9780387900711. Архивировано из оригинала 2 июля 2021 года . Проверено 9 марта 2021 г.
  7. ^ Уркхарт, Леонард Черч, «Справочник по гражданскому строительству» McGraw-Hill Book Company (1959), стр. 8-2
  8. ↑ Морские водоросли также играют роль в образовании песка. Архивировано 1 июля 2017 года в Wayback Machine . Susanscott.net (1 марта 2002 г.). Проверено 24 ноября 2011 г.
  9. ^ Гилман, Ларри (2014). Песок . Том. 7 (5-е изд.). Научная энциклопедия Гейла. стр. 3823–3824.
  10. ^ Аб Падмалал, Майя (2014). «Источники песка и охрана природы». Добыча песка . Спрингер, Дордрехт. стр. 155–160. ISBN 978-94-017-9143-4.
  11. ^ "Сахара". Колумбийская энциклопедия (6-е изд.). Издательство Колумбийского университета. 2000. ISBN 9780787650155.
  12. ^ «В чем причина не использования морского и пустынного песка для строительства?». Индус . 2 августа 2015 г. ISSN  0971-751X. Архивировано из оригинала 15 декабря 2019 года . Проверено 9 апреля 2019 г.
  13. ^ «Как формируется пляж?». Мировой Атлас . 19 декабря 2017 года. Архивировано из оригинала 13 декабря 2019 года . Проверено 10 апреля 2019 г.
  14. ^ Кринсли, Д.Х., Смолли, И.Дж., 1972. Сэнд. Американский учёный 60, 286–291.
  15. ^ "Псаммофил". Merriam-Webster.com . Архивировано из оригинала 9 июля 2017 года . Проверено 27 января 2016 г.
  16. ^ «Импорт песка и стекла может помочь восстановить пляжи» . NPR.org . 17 июля 2007 г. Архивировано из оригинала 2 июля 2021 г. Проверено 4 апреля 2018 г.
  17. ^ Йонг, Сайед Э. Хасан, Бенедетто Де Виво, Бернхард Граземанн, Курт Стюве, Ян Ластовицка, Сайед М. Хасан, Чен (5 декабря 2011 г.). Экологическая и инженерная геология - Том III. Публикации EOLSS. п. 80. ИСБН 978-1-84826-357-4. Архивировано из оригинала 2 июля 2021 года . Проверено 19 октября 2019 г.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. ^ "ПЕСОЧНЫЕ ВОЙНЫ". www.sand-wars.com . Проверено 23 февраля 2023 г.
  19. ↑ Саймон Ингс (26 апреля 2014 г.). «История изменения климата заслуживает звездного внимания». Новый учёный : 28–9. Архивировано из оригинала 4 ноября 2014 года . Проверено 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 Гон (14 сентября 2007 г.). «Экономические издержки рыболовства из-за добычи морского песка в Онджине, Корея: концепции, методы и наглядные результаты». Экологическая экономика . 65 (3): 498–507. doi :10.1016/j.ecolecon.2007.07.016.
  22. ^ Торрес, Аврора; и другие. (8 сентября 2017 г.). «Мир сталкивается с глобальным песчаным кризисом». Разговор . Архивировано из оригинала 9 июля 2018 года . Проверено 9 сентября 2017 г.
  23. ^ «Эффект песочных часов». Экономист . 8 октября 2009 г. Архивировано из оригинала 16 декабря 2018 г. Проверено 14 октября 2009 г.
  24. ^ Бейзер, Винс (26 марта 2015 г.). «Смертельная глобальная война за песок». Проводной . Архивировано из оригинала 16 апреля 2018 года . Проверено 26 марта 2015 г.
  25. ^ Торрес, Аврора; Симони, Марк У.; Кейдинг, Якоб К.; Мюллер, Дэниел Б.; цу Эрмгассен, Sophus OSE; Лю, Цзяньго ; Йегер, Йохен АГ; Зима, Куница; Ламбин, Эрик Ф. (май 2021 г.). «Устойчивость глобальной песчаной системы в антропоцене». Одна Земля . 4 (5): 639–650. Бибкод : 2021OEart...4..639T. дои : 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 года . Проверено 12 февраля 2019 г.
  27. ^ «Использование песка ставит нас «к стене», - говорится в отчете ЮНЕП» (пресс-релиз). Женева: Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП). 26 апреля 2022 г. Проверено 28 апреля 2022 г.
  28. ^ «Мир использует песок быстрее, чем его можно заменить» . Новости АВС . Рейтер . 28 апреля 2022 г. Проверено 28 апреля 2022 г.
  29. ^ Паспорт безопасности кремнеземного песка. Архивировано 11 марта 2006 г. в Wayback Machine . Симплот (13 марта 2011 г.). Проверено 24 ноября 2011 г.
  30. ^ Эллемент, Джон Р.; Ян, Мэтт; Аннер, Стив (18 мая 2022 г.). «18-летний мужчина из штата Мэн погиб в результате обвала песка на пляже Нью-Джерси; отец вспоминает его «причудливый» характер». BostonGlobe.com . Проверено 23 февраля 2023 г.
  31. ^ Пилегис, М.; Гарднер, Д.; Ларк, Р. (2016). «Исследование использования промышленного песка в качестве 100% замены мелкого заполнителя в бетоне». Материалы . 9 (6): 440. Бибкод : 2016Mate....9..440P. дои : 10.3390/ma9060440 . ПМЦ 5456819 . ПМИД  28773560. 
  32. ^ Педуцци, Паскаль (апрель 2014 г.). «Песок встречается реже, чем кажется». Экологическое развитие . 11 : 208–218. doi :10.1016/j.envdev.2014.04.001. Архивировано из оригинала 29 мая 2019 года . Проверено 29 мая 2019 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Найдите песок в Викисловаре, бесплатном словаре.
В Wikiquote есть цитаты, связанные с Сэндом .
Викискладе есть медиафайлы по теме Сэнда .
Побочные эффекты добычи песка