Песок - Sand

Для использования в других целях см. Песок (значения).

Песок дюны в Идехан Убари, Ливия.
Изображение стеклянного песка, дюнного песка, кварцевого песка, вулканического песка, кораллового песка, гранатового песка и оливинового песка. Образцы взяты из Монголии, Эстонии, Гавайев и материковой части США (1x1 см каждый).[1]

Песок это гранулированный материал, состоящий из мелкодисперсных камень и минеральная частицы. Он определяется размером, будучи мельче, чем гравий и грубее чем ил. Песок также может относиться к текстурный класс почвы или типа 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 это наиболее распространенный компонент песка во внутренних континентальных районах и в других регионах.тропический прибрежный настройки кремнезем (диоксид кремния или SiO2), обычно в виде кварц. Второй по распространенности тип песка - это карбонат кальция, Например, арагонит, который в основном был создан за последние полмиллиарда лет различными формами жизни, такими как коралл и моллюски. Например, это основная форма песка, встречающаяся в районах, где рифы доминировали в экосистеме в течение миллионов лет, например Карибский бассейн. Несколько реже песок может состоять из сульфат кальция, Такие как гипс и селенит, как в таких местах, как Национальный парк Белые пески и Национальный заповедник дикой природы Salt Plains в США.

Песок - это невозобновляемый ресурс в человеческом масштабе, а песок пригоден для изготовления конкретный пользуется большим спросом.[3] Песок пустыни хоть и много, но для бетона не подходит. 50 миллиардов тонн пляжного и ископаемого песка ежегодно используется для строительства.[4]

Сочинение

Тяжелые минералы (темные) в кварцевом пляжном песке (Ченнаи, Индия).
Песок из Государственный парк Coral Pink Sand Dunes, Юта. Это крупицы кварц с гематит покрытие, обеспечивающее оранжевый цвет.
Песок из Писмо-Бич, Калифорния. Компоненты в первую очередь кварц, черт, вулканическая порода, и фрагменты снаряда.

Точное определение песка варьируется. Научный Единая система классификации почв используемые в инженерии и геологии соответствуют стандартным ситам США,[5] и определяет песок как частицы диаметром от 0,074 до 4,75 миллиметра. По другому определению, с точки зрения размер частицы как используется геологи, частицы песка имеют диаметр от 0,0625 мм (или1⁄16 мм) до 2 мм. Отдельная частица в этом диапазоне размеров называется песчинка. Зерна песка находятся между гравий (с размером частиц от 2 мм до 64 мм в последней системе и от 4,75 мм до 75 мм в первой) и ил (частицы размером менее 0,0625 мм до 0,004 мм). Спецификация размера песка и гравия оставалась неизменной на протяжении более столетия, но частицы диаметром 0,02 мм считались песком под слоем Альберт Аттерберг стандарт в использовании в начале 20 века. Песчинки в Архимед ' Счетчик песка написанные около 240 г. до н.э., имели диаметр 0,02 мм. Спецификация 1938 г. Министерство сельского хозяйства США составляла 0,05 мм.[6] Технический стандарт 1953 г., опубликованный Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта установите минимальный размер песка 0,074 мм. При трении между пальцами песок кажется песчаным. Ил для сравнения, похоже мука.

ISO 14688 маркирует песок как мелкий, средний и крупный в диапазоне от 0,063 мм до 0,2 мм до 0,63 мм до 2,0 мм. В Соединенных Штатах песок обычно делится на пять подкатегорий в зависимости от размера: очень мелкий песок (1⁄16 – ​1⁄8 диаметр 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 Шкала фи Крамбейна, где размер в Φ = -log2D; D - размер частиц в мм. По этой шкале для песка значение Φ изменяется от -1 до +4, с делениями между подкатегориями целыми числами.

Закройте черный вулканический песок из Периссы, Санторини, Греция

Наиболее распространенным компонентом песка во внутренних континентальных районах и в нетропических прибрежных районах является кремнезем (диоксид кремния или SiO2), обычно в виде кварц, который из-за своей химической инертности и значительной твердости является наиболее распространенным минеральная устойчивы к выветривание.

Состав минерального песка сильно варьируется в зависимости от местных источников породы и условий. Яркий белые пески найденные в тропических и субтропических прибрежных районах, разрушены известняк и может содержать коралл и ракушка фрагменты в дополнение к другим органический или обломочный материал органического происхождения, что позволяет предположить, что образование песка также зависит от живых организмов.[7] В гипс песчаные дюны Национальный парк Белые пески в Нью-Мексико славятся своим ярким белым цветом. Аркоз песок или песчаник со значительным полевой шпат контент, полученный из выветривание и эрозия (обычно рядом) гранитный обнажение горных пород. Некоторые пески содержат магнетит, хлорит, глауконит, или же гипс. Пески, богатые магнетит имеют цвет от темного до черного, как и пески, образовавшиеся в результате вулканических базальты и обсидиан. Хлорит -глауконит несущие пески обычно имеют зеленый цвет, как и пески, полученные из базальтовый лава с высоким оливин содержание. Многие пески, особенно широко распространенные в Южная Европа, имеют утюг примеси в кварце кристаллы песка, придавая темно-желтый цвет. Отложения песка на некоторых участках содержат гранаты и другие устойчивые минералы, в том числе некоторые мелкие драгоценные камни.

Источники

Горные породы разъедать или же Погода в течение длительного периода времени, в основном водой и ветром, и их отложения транспортируются вниз по течению. Эти отложения продолжают распадаться на более мелкие части, пока не станут мелкими песчинками. Тип породы, из которой образовались отложения, и интенсивность окружающей среды дают различный состав песка. Самая распространенная порода для образования песка - это гранит, где полевой шпат минералы растворяются быстрее, чем кварц, заставляя камень расколоться на мелкие кусочки. В условиях высокой энергии камни разрушаются намного быстрее, чем в более спокойных условиях. Например, гранитные породы - это означает, что в песке больше минералов полевого шпата, потому что он не успел бы раствориться. Термин для песка, образовавшегося в результате выветривания, эпикластичен.[8]

Песок из рек собирается либо из самой реки, либо из ее пойма и составляет большую часть песка, используемого в строительной отрасли. Из-за этого истощились многие малые реки, что привело к проблемам окружающей среды и нанесению экономического ущерба прилегающим территориям. Скорость добычи песка в таких районах значительно превышает скорость восстановления песка, что делает его невозобновляемым ресурсом.[9]

Песчаные дюны являются следствием засушливых условий или ветровых отложений. В пустыня Сахара очень сухой из-за своего географического положения и известен своими огромными песчаными дюнами. Они существуют здесь, потому что очень мало растительности способно расти, а воды мало. Со временем ветер уносит все мелкие частицы, такие как глина и мертвые органические вещества, оставляя только песок и более крупные камни. Только 15% Сахары - это песчаные дюны, а 70% - голые скалы.[10] Ветер отвечает за создание этих различных сред и делает песок круглым и гладким. Эти свойства делают песок пустыни непригодным для строительства.[11]

Пляжный песок также образован эрозией. На протяжении тысячелетий скалы размываются у береговой линии из-за постоянного движения волн и накапливаются отложения. Выветривание и осаждение в реках также ускоряют процесс создания пляжа, а морские животные взаимодействуют со скалами, например, поедают с них водоросли. Когда песка достаточно, пляж действует как барьер, препятствующий дальнейшей эрозии земли. Этот песок идеален для строительства, так как он угловатый и разного размера.[12]

Морской песок (или океанский песок) происходит из отложений, перенесенных в океан, и в результате эрозии океанских горных пород. Толщина песчаного слоя варьируется, однако обычно ближе к суше больше песка; этот вид песка идеален для строительства и является очень ценным товаром. Европа - основная добыча морского песка, который сильно вредит экосистемам и местным рыбным промыслам.[9]

Изучать

Сканирующая электронная микрофотография показывая песчинки
Песчинки без косточек из Западная пустыня, Египет. Точечная коррозия - это следствие ветрового переноса.

Изучение отдельных зерен может дать много исторической информации о происхождении и способе транспортировки зерна.[13] Кварцевый песок который недавно выветрился от гранит или же гнейс кристаллы кварца будут угловатыми. Это называется grus в геологии или острый песок в строительстве, где он предпочтителен для бетона, и в садоводстве, где он используется в качестве добавки к почве для разрыхления глинистых почв. Песок, переносимый водой или ветром на большие расстояния, будет иметь округлую форму с характерными рисунками истирания на поверхности зерна. Песок пустыни обычно округлой формы.

Люди, которые собирают песок в качестве хобби, известны как аренофилы. Организмы, которые процветают в песчаной среде, являются псаммофилами.[14]

Использует

Песчинки желтого строительного песка. Микроскоп Lumam P-8. Освещение EPI. Фотография каждой песчинки - результат мультифокальное суммирование.
  • Истирание: До наждачной бумаги влажный песок использовался в качестве абразивного элемента между вращающимися устройствами с эластичной поверхностью и твердыми материалами, такими как очень твердый камень (изготовление каменных ваз) или металл (удаление старых пятен перед повторным окрашиванием медных кастрюль).
  • сельское хозяйство: Сэнди почвы идеально подходят для выращивания таких культур, как арбузы, персики и арахис, а их отличные дренажные характеристики делают их пригодными для интенсивного молочного животноводства.
  • Аквариум: Песок является недорогим материалом для основы аквариума, который, по мнению некоторых, лучше, чем гравий для домашнего использования. Это также необходимо для соленой воды. рифовые танки, которые имитируют среду, состоящую в основном из арагонит песок сломан из коралл и моллюски.
  • Искусственные рифы: Геотекстиль мешки с песком могут послужить основой для новых рифов.
  • Искусственные острова в Персидский залив.
  • Питание на пляже: Правительства перемещают песок в пляжи где приливы, штормы или преднамеренные изменения береговой линии размывают первоначальный песок.[15]
  • Кирпич: Заводы-производители добавляют песок в смесь глина и другие материалы для изготовления кирпича.[16]
  • Початок: Крупный песок составляет 75% початка.
  • Конкретный: Песок часто является основным компонентом этого важного строительного материала.
  • Стекло: Песок, богатый кремнеземом, является основным компонентом обычных стекол.
  • Гидроразрыв: Технология бурения на природный газ, при которой в качестве «проппанта» используется окатанный кварцевый песок, материал для удержания открытых трещин, вызванных процессом гидроразрыва пласта.
  • Ландшафтный дизайн: песок образует небольшие холмы и склоны (например, поля для гольфа).
  • Миномет: Песок смешивают с кладочным цементом или портландцемент и известь для использования в кладке.
  • Краска: Смешивание песка с краской дает фактурная отделка для стен и потолка или нескользких поверхностей пола.
  • Железные дороги: Машинисты и операторы железнодорожного транспорта используйте песок для улучшения сцепления колес с рельсами.
  • Увеселительный отдых: Любимое занятие на пляже - игры с песком. Одно из самых популярных применений песка - создание иногда сложных, а иногда и простых структур, известных как замки из песка, пресловутый непостоянный. Специальные игровые площадки для детей, окружающие значительную площадь песка и известные как песочницы, распространены на многих общественных игровых площадках и даже в некоторых частных домах. Песчаные дюны также популярны среди альпинистов, мотоциклистов и пляжный багги драйверы.
  • Дороги: песок улучшает сцепление с дорогой (и, следовательно, безопасность движения) в условиях обледенения или снега.
  • Песочная анимация: Артисты-исполнители рисовать изображения на песке. Создатели анимационных фильмов используют тот же термин для описания использования песка на стекле с передней или задней подсветкой.
  • Литье в песок: Ролики смочить или смазать маслом. формовочный песок, также известный как Литейный завод песка и затем формуют его в формы, в которые они заливают расплавленный материал. Этот тип песка должен выдерживать высокие температуры и давление, обеспечивать выход газов, иметь однородный мелкий размер и не вступать в реакцию с металлами.
  • Мешки с песком: Они защищают от наводнений и стрельбы. Недорогие мешки легко транспортировать пустыми, а неквалифицированные волонтеры могут быстро заполнить их местным песком в экстренных случаях.
  • Пескоструйная обработка: Гранулированный песок служит абразивный в чистке, подготовке и полировке.
  • Кремний: Кварцевый песок является сырьем для производство кремния.
  • Тепловое оружие: Песок, который больше не используется широко, в классические и средневековые периоды времени нагревали и поливали вторгшиеся войска.
  • Фильтрация воды: Медиа фильтры используйте песок для фильтрации воды
  • Wuūʾ: an Исламский ритуальное протирание частей тела
  • Зоантид "скелеты": животные в этом порядке морских бентосный книдарийцы относится к кораллы и морские анемоны, добавить песок в их мезоглея для прочности конструкции, которая им необходима, потому что у них нет настоящего каркаса.

Ресурсы и экологические проблемы

Только некоторые пески подходят для строительной индустрии, например, для изготовления конкретный. Из-за роста населения и городов и, как следствие, строительной деятельности, существует огромный спрос на эти особые виды песка, а естественные источники истощаются. В 2012 году французский режиссер Денис Делестрак снял документальный фильм под названием "Песчаные войны "о последствиях отсутствия строительного песка. Он показывает экологические и экономические последствия как легальной, так и незаконной торговли строительным песком.[17][18][19]

Для извлечения песка используется метод дноуглубительных работ. Это работает путем откачивания верхних нескольких метров песка из воды и заливки его в лодку, которая затем отправляется обратно на сушу для обработки. К сожалению, все морская жизнь смешанный 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 и сообществ, живущих близко к воде. Когда песок извлекается из воды, увеличивается риск оползней, которые могут привести к потере сельскохозяйственных угодий и / или повреждению жилищ.[20]

Многочисленные варианты использования песка требуют значительного дноуглубление промышленности, вызывая экологические опасения по поводу истощения запасов рыбы, оползней и наводнений.[21] Такие страны, как Китай, Индонезия, Малайзия и Камбоджа запрещают экспорт песка, называя эти проблемы одним из основных факторов.[22] Подсчитано, что ежегодное потребление песка и гравия составляет 40 миллиардов тонн, а производство песка в мире составляет 70 миллиардов долларов США.[23]

Мировой спрос на песок в 2017 году составил 9,55 млрд тонн в рамках отрасли с оборотом 99,5 млрд долларов.[24]

Опасности

Хотя песок, как правило, нетоксичен, использование песка, например пескоструйная обработка требуются меры предосторожности. На мешках с кварцевым песком, используемым для пескоструйной обработки, теперь есть этикетки, предупреждающие пользователя о необходимости использования средств защиты органов дыхания, чтобы избежать вдыхания образующегося мелкодисперсного кремнезема. пыль. Паспорта безопасности для кварцевого песка указано, что «чрезмерное вдыхание кристаллического кремнезема является серьезной проблемой для здоровья».[25]

В областях с высоким давление поровой воды, песок и соленая вода могут образовывать зыбучие пески, который является коллоид гидрогель ведет себя как жидкость. Зыбучие пески создают значительный барьер для побега для пойманных внутри существ, которые в результате часто умирают от воздействия (а не от погружения).

Производство

Промышленный песок (песок M) - это песок, полученный из горных пород с помощью искусственных процессов, обычно для строительных целей в цементе или бетоне. Он отличается от речного песка более угловатой формой и несколько другими свойствами.[26]

Тематические исследования

В Дубай, Объединенные Арабские Эмираты, использование песка очень требовательно при строительстве инфраструктуры и создании новых островов. Они израсходовали собственные запасы и теперь импортируют большую часть песка из Австралии. Было реализовано три проекта по созданию искусственных островов, для которых требовалось более 835 миллионов тонн песка, что стоило более 26 миллиардов долларов США.[27]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Siim Sepp. «Типы песка». sandatlas.org. В архиве с оригинала 13 августа 2019 г.. Получено 17 февраля 2020.
  2. ^ Глоссарий терминов почвоведения (PDF). Оттава: Сельское хозяйство Канады. 1976. с. 35. ISBN  978-0662015338.
  3. ^ Констебль, Харриет (3 сентября 2017 г.). «Как спрос на песок убивает реки». Журнал BBC News. Получено 9 сентября 2017.
  4. ^ Альбарази, Ханна. «Скользкие склоны мировой нехватки песка». Получено 29 марта 2019.
  5. ^ Единая система классификации почв[постоянная мертвая ссылка ]
  6. ^ Уркхарт, Леонард Черч, "Справочник по гражданскому строительству", McGraw-Hill Book Company (1959), стр. 8-2
  7. ^ Водоросли также играют роль в образовании песка.. Susanscott.net (1 марта 2002 г.). Проверено 24 ноября 2011 г.
  8. ^ Гилман, Ларри (2014). Песок. 7 (5-е изд.). Энциклопедия науки Гейла. С. 3823–3824.
  9. ^ а б Падмалал, Майя (2014). «Источники песка и сохранение». Добыча песка. Спрингер, Дордрехт. С. 155–160. ISBN  978-94-017-9143-4.
  10. ^ "Сахара". Колумбийская энциклопедия (6 изд.). Издательство Колумбийского университета. 2000 г. ISBN  9780787650155.
  11. ^ «В чем причина того, что для строительства не используется морской и пустынный песок?». Индуистский. 2 августа 2015. ISSN  0971-751X.
  12. ^ "Как образуется пляж?". WorldAtlas. Получено 10 апреля 2019.
  13. ^ Кринсли, Д.Х., Смолли, И.Дж. 1972. Песок. American Scientist 60, 286–291.
  14. ^ «Псаммофил». Merriam-Webster.com. Получено 27 января 2016.
  15. ^ «Импорт песка и стекла может помочь восстановить пляжи». NPR.org. 17 июля 2007 г.
  16. ^ Йонг, Сайед Э. Хасан, Бенедетто Де Виво, Бернхард Грасеманн, Курт Стюве, Ян Ластовицка, Сайед М. Хасан, Чен (5 декабря 2011 г.). Экологическая и инженерная геология - Том III. Публикации EOLSS. п. 80. ISBN  978-1-84826-357-4.
  17. ^ Видеть Тизер Sand Wars здесь.
  18. ^ Саймон Ингс (26 апреля 2014 г.). «История изменения климата получает звездную оценку». Новый ученый: 28–9.
  19. ^ Странде в Гефаре? Arte Future, последнее обновление - 23 апреля 2014 г.
  20. ^ Ким, Тэ Гун (14 сентября 2007 г.). «Экономические издержки рыболовства из-за добычи морского песка в Онджин, Корея: концепции, методы и иллюстративные результаты». Экологическая экономика. 65 (3): 498–507. Дои:10.1016 / j.ecolecon.2007.07.016.
  21. ^ Торрес, Аврора; и другие. (8 сентября 2017 г.). «Мир столкнулся с глобальным песчаным кризисом». Разговор. Получено 9 сентября 2017.
  22. ^ «Эффект песочных часов». Экономист. 8 октября 2009 г.. Получено 14 октября 2009.
  23. ^ Байзер, Винс (26 марта 2015 г.). «Смертоносная мировая война за песок». Проводной. Получено 26 марта 2015.
  24. ^ Дойл, Алистер (11 февраля 2019 г.). «По мере таяния льда Гренландия может стать крупным экспортером песка: исследование». reuters.com.
  25. ^ ПБМ для кварцевого песка В архиве 11 марта 2006 г. Wayback Machine. Simplot (13 марта 2011 г.). Проверено 24 ноября 2011 г.
  26. ^ Pilegis, M .; Gardner, D .; Жаворонок, Р. (2016). «Исследование использования промышленного песка в качестве 100% замены мелкого заполнителя в бетоне». Материалы. 9 (6): 440. Bibcode:2016Мат .... 9..440П. Дои:10.3390 / ma9060440. ЧВК  5456819. PMID  28773560.
  27. ^ ПЕДУЦЗИ, Паскаль (апрель 2014 г.). «Песок реже, чем можно подумать». Экологическое развитие. 11: 208–218. Дои:10.1016 / j.envdev.2014.04.001.

внешняя ссылка

Побочные эффекты добычи песка