nisip -Sand

Dune de nisip din Idehan Ubari , Libia
Reprezentarea nisipurilor:
sticlă, dună, cuarț
vulcanic, coral biogen, coral roz
vulcanic, granat, olivină.
Mostrele provin din deșertul Gobi , Estonia , Hawaii și Statele Unite ale Americii continentale. (1x1 cm fiecare)

Nisipul este un material granular compus din rocă fin divizată și particule minerale . Nisipul are diverse compoziții, dar este definit de mărimea granulelor sale. Granulele de nisip sunt mai mici decât pietrișul și mai grosiere decât nămolul . Nisipul se poate referi și la o clasă texturală de sol sau tip de sol; adică, un sol care conține mai mult de 85% particule de mărimea nisipului din masă.

Compoziția nisipului variază, în funcție de sursele și condițiile locale de rocă, dar cel mai comun constituent al nisipului în zonele continentale interioare și în zonele de coastă netropicale este siliciul (dioxid de siliciu sau SiO 2 ), de obicei sub formă de cuarț .

Carbonatul de calciu este al doilea cel mai frecvent tip de nisip, de exemplu aragonitul , care a fost creat în mare parte, în ultimii 500  de milioane de ani, de diferite forme de viață, cum ar fi coralii și crustaceele . De exemplu, este forma primară de nisip aparentă în zonele în care recifele au dominat ecosistemul de milioane de ani, cum ar fi Caraibe . Ceva mai rar, nisipul poate fi compus din sulfat de calciu , cum ar fi gipsul și selenitul , așa cum se găsește în locuri precum White Sands National Park și Salt Plains National Wildlife Refuge din SUA.

Nisipul este o resursă neregenerabilă la scară umană, iar nisipul potrivit pentru fabricarea betonului este la mare căutare. Nisipul deșertului, deși abundent, nu este potrivit pentru beton. 50 de miliarde de tone de nisip de plajă și nisip fosil sunt folosite în fiecare an pentru construcție.

Compoziţie

Minerale grele (întunecate) într-un nisip de plajă de cuarț ( Chennai , India)
Nisip din parcul de stat Coral Pink Sand Dunes , Utah . Acestea sunt granule de cuarț cu un strat de hematit care oferă culoarea portocalie.
Nisip de la Pismo Beach, California . Componentele sunt în principal cuarț , chert , rocă magmatică și fragmente de scoici.

Definiția exactă a nisipului variază. Sistemul științific unificat de clasificare a solurilor utilizat în inginerie și geologie corespunde site-urilor standard din SUA și definește nisipul ca particule cu un diametru între 0,074 și 4,75 milimetri. După o altă definiție, în ceea ce privește dimensiunea particulelor, așa cum este folosită de geologi , particulele de nisip variază în diametru de la 0,0625 mm (sau 116  mm) un volum de aproximativ 0,00012 milimetri cubi, până la 2 mm, un volum de aproximativ 4,2 milimetri cubi, diferenta de volume fiind de 34.688 masuri diferenta. Orice particulă care se încadrează în acest interval de dimensiuni este denumită grăunte de nisip . Granulele de nisip sunt cuprinse între pietriș (cu particule variind de la 2 mm până la 64 mm în ultimul sistem și de la 4,75 mm până la 75 mm în primul) și nămol (particule mai mici de 0,0625 mm până la 0,004 mm). Specificația dimensiunii dintre nisip și pietriș a rămas constantă timp de mai bine de un secol, dar diametrele particulelor de până la 0,02 mm au fost considerate nisip în conformitate cu standardul Albert Atterberg în uz la începutul secolului al XX-lea. Granulele de nisip din „ The Sand Reckoner ” din Arhimede , scrise în jurul anului 240 î.Hr., aveau un diametru de 0,02 mm. O specificație din 1938 a Departamentului de Agricultură al Statelor Unite a fost de 0,05 mm. Un standard de inginerie din 1953 publicat de Asociația Americană a Oficialilor de Autostrăzi și Transport de Stat a stabilit dimensiunea minimă a nisipului la 0,074 mm. Nisipul se simte murdar când este frecat între degete. Mâlul , prin comparație, se simte ca făina .

ISO 14688 clasifică nisipurile ca fine, medii și grosiere, cu intervale de la 0,063 mm la 0,2 mm la 0,63 mm la 2,0 mm. În Statele Unite, nisipul este de obicei împărțit în cinci subcategorii în funcție de dimensiune: nisip foarte fin ( 11618  mm diametru), nisip fin ( 18  mm – 14  mm), nisip mediu ( 14  mm – 12  mm), nisip grosier ( 12  mm – 1 mm) și nisip foarte gros (1 mm – 2 mm). Aceste dimensiuni se bazează pe scara Krumbein phi , unde dimensiunea în Φ = -log 2 D; D fiind dimensiunea particulelor în mm. Pe această scară, pentru nisip valoarea lui Φ variază de la −1 la +4, cu diviziunile între subcategorii la numere întregi.

În apropiere de nisip vulcanic negru din Perissa, Santorini , Grecia

Cel mai comun component al nisipului, în mediile continentale interioare și în mediile de coastă non-tropicale, este silice (dioxid de siliciu sau SiO 2 ), de obicei sub formă de cuarț , care, datorită inerției sale chimice și durității considerabile, este cel mai mineral comun rezistent la intemperii .

Compoziția nisipului mineral este foarte variabilă, în funcție de sursele și condițiile locale de rocă. Nisipurile albe strălucitoare care se găsesc în zonele de coastă tropicale și subtropicale sunt calcare erodate și pot conține fragmente de corali și scoici pe lângă alte materiale fragmentare organice sau derivate organic, sugerând că formarea nisipului depinde și de organismele vii. Dunele de nisip de gips din Parcul Național White Sands din New Mexico sunt renumite pentru culoarea lor strălucitoare, albă. Arkosa este un nisip sau gresie cu un conținut considerabil de feldspat , derivat din intemperii și eroziunea unui afloriment de rocă granitică (de obicei în apropiere). Unele nisipuri contin magnetit , clorit , glauconit sau gips . Nisipurile bogate în magnetit sunt de culoare închisă spre negru, la fel ca nisipurile derivate din bazalt vulcanic și obsidian . Nisipurile purtătoare de clorit - glauconit sunt de obicei verzi, la fel ca nisipurile derivate din lava bazaltică cu un conținut ridicat de olivină . Multe nisipuri, în special cele găsite pe scară largă în sudul Europei , au impurități de fier în cristalele de cuarț ale nisipului, dând o culoare galben intens. Depozitele de nisip din unele zone conțin granate și alte minerale rezistente, inclusiv câteva pietre prețioase mici .

Surse

Rocile se erodează sau se intemperiesc pe o perioadă lungă de timp, în principal de apă și vânt, iar sedimentele lor sunt transportate în aval. Aceste sedimente continuă să se despartă în bucăți mai mici până devin granule fine de nisip. Tipul de rocă din care a provenit sedimentul și intensitatea mediului dau compoziții diferite de nisip. Cea mai comună rocă care formează nisip este granitul , unde mineralele de feldspat se dizolvă mai repede decât cuarțul , făcând roca să se despartă în bucăți mici. În mediile cu energie ridicată, rocile se despart mult mai repede decât în ​​medii mai calme. În rocile de granit, acest lucru are ca rezultat mai multe minerale de feldspat în nisip, deoarece nu au atât de mult timp să se dizolve. Termenul pentru nisipul format prin intemperii este „epiclastic”.

Nisipul din râuri este colectat fie din râu însuși, fie din câmpia inundabilă a acestuia și reprezintă cea mai mare parte a nisipului utilizat în industria construcțiilor. Din această cauză, multe râuri mici s-au epuizat, provocând îngrijorări de mediu și pierderi economice terenurilor adiacente. Rata exploatării nisipului în astfel de zone depășește cu mult rata pe care nisipul o poate reumple, făcându-l o resursă neregenerabilă.

Dunele de nisip sunt o consecință a condițiilor uscate sau a depunerilor de vânt. Deșertul Sahara este foarte uscat din cauza locației sale geografice și a proximității de ecuator . Este cunoscut pentru dunele sale vaste de nisip, care există în principal din cauza lipsei de vegetație și a apei. În timp, vântul elimină particule fine, cum ar fi argila și materia organică moartă, lăsând doar nisip și roci mai mari. Doar 15% din Sahara sunt dune de nisip, în timp ce 70% sunt roci goale. Vântul este responsabil pentru crearea acestor medii diferite și pentru modelarea nisipului pentru a fi rotund și neted. Aceste proprietăți fac nisipul deșertului inutilizabil pentru construcție.

Nisipul de plajă se formează și prin eroziune. De-a lungul a mii de ani, rocile sunt erodate lângă linia țărmului din mișcarea constantă a valurilor și sedimentele se acumulează. Intemperii și depunerea râului accelerează, de asemenea, procesul de creare a unei plaje, împreună cu animalele marine care interacționează cu rocile, cum ar fi consumul de alge de pe ele. Odată ce există o cantitate suficientă de nisip, plaja acționează ca o barieră pentru a împiedica erodarea pământului în continuare. Acest nisip este ideal pentru constructii, deoarece este unghiular si de diferite dimensiuni.

Nisipul marin (sau nisipul oceanic) provine din sedimentele transportate în ocean și din eroziunea rocilor oceanice. Grosimea stratului de nisip variază, totuși este obișnuit să existe mai mult nisip mai aproape de pământ; acest tip de nisip este ideal pentru constructii si este o marfa foarte valoroasa. Europa este principalii mineri de nisip marin, ceea ce afectează foarte mult ecosistemele și pescuitul local.

Studiu

Micrografie electronică cu scanare care arată granule de nisip
Granule de nisip fără sâmburi din deșertul de vest , Egipt. Pitting este o consecință a transportului vântului.

Studiul boabelor individuale poate dezvălui multe informații istorice cu privire la originea și tipul de transport al boabelor. Nisipul de cuarț care a fost deteriorat recent din cristale de cuarț de granit sau gneiss va fi unghiular. Se numește grus în geologie sau nisip ascuțit în construcții unde este preferat pentru beton, iar în grădinărit unde este folosit ca amendament de sol pentru a afana solurile argiloase. Nisipul care este transportat pe distanțe lungi de apă sau vânt va fi rotunjit, cu modele de abraziune caracteristice pe suprafața cerealelor. Nisipul deșertului este de obicei rotunjit.

Oamenii care colectează nisip ca hobby sunt cunoscuți ca arenofili . Organismele care prosperă în medii nisipoase sunt psamofile.

Utilizări

Granule de nisip de nisip galben de construcție. Microscop Lumam P-8. Iluminare EPI. Fotografia fiecărui grăunte de nisip este rezultatul stivuirii multifocale .
  • Abraziune : Înainte de șmirghel, nisipul umed era folosit ca element abraziv între dispozitivele rotative cu suprafață elastică și materiale dure, cum ar fi piatra foarte dura (realizarea vaselor de piatră) sau metalul (înlăturarea petelor vechi înainte de a repeta oalele de gătit din cupru).
  • Agricultura : Solurile nisipoase sunt ideale pentru culturi precum pepenii verzi, piersici și arahide, iar caracteristicile lor excelente de drenaj le fac potrivite pentru agricultura intensivă a produselor lactate.
  • Filtrarea aerului : particulele de nisip mai fine amestecate cu pânză au fost utilizate în mod obișnuit în anumite modele de filtre cu măști de gaz , dar au fost în mare parte înlocuite cu microfibre .
  • Acvariu : Nisipul este un material de bază pentru acvariu ieftin, despre care unii cred că este mai bun decât pietrișul pentru uz casnic. Este, de asemenea, o necesitate pentru rezervoarele de recif cu apă sărată , care emulează medii compuse în mare parte din nisip de aragonit descompun din corali și crustacee .
  • Recife artificiale : nisipul din saci de geotextil poate servi drept fundație pentru recife noi.
  • Insule artificiale din Golful Persic .
  • Hrănirea plajelor : guvernele mută nisipul pe plaje unde mareele, furtunile sau modificările deliberate ale țărmului erodează nisipul original.
  • Cărămidă : fabricile de producție adaugă nisip la un amestec de argilă și alte materiale pentru fabricarea cărămizilor.
  • Stiuleț : Nisipul grosier reprezintă până la 75% din stiuleț.
  • Beton : Nisipul este adesea o componentă principală a acestui material de construcție critic.
  • Sticla : Nisipul bogat în silice este componenta principală a paharelor obișnuite.
  • Fracturare hidraulică : O tehnică de foraj pentru gaze naturale, care utilizează nisip siliciu rotunjit ca „suport”, un material pentru a menține fisurile deschise care sunt cauzate de procesul de fracturare hidraulică.
  • Amenajarea teritoriului: Nisipul face dealuri și pante mici (terenurile de golf ar fi un exemplu).
  • Mortar : Nisipul este amestecat cu ciment de zidărie sau ciment Portland și var pentru a fi utilizat în construcțiile de zidărie.
  • Vopsea : Amestecarea nisipului cu vopsea produce un finisaj texturat pentru pereți și tavane sau suprafețe antiderapante.
  • Căi ferate: conducătorii de motoare și operatorii de tranzit feroviar folosesc nisip pentru a îmbunătăți tracțiunea roților pe șine.
  • Recreere: Jocul cu nisip este o activitate preferată pe plajă. Una dintre cele mai îndrăgite utilizări ale nisipului este realizarea de structuri uneori complicate, alteori simple, cunoscute sub numele de castele de nisip , proverbial impermanente. Zonele speciale de joacă pentru copii, care înconjoară o zonă semnificativă de nisip și cunoscute sub numele de cutii cu nisip, sunt comune pe multe locuri de joacă publice și chiar și la unele case unifamiliale. Dunele de nisip sunt, de asemenea, populare printre alpiniști, motocicliști și șoferi de buggy .
  • Drumuri: nisipul îmbunătățește tracțiunea (și, prin urmare, siguranța în trafic) în condiții de gheață sau zăpadă.
  • Animație cu nisip : artiștii de performanță desenează imagini în nisip. Producătorii de filme animate folosesc același termen pentru a descrie utilizarea nisipului pe sticlă cu iluminare frontală sau din spate.
  • Turnare cu nisip : Rotile umezesc nisipul de turnare sau ulei , cunoscut și sub denumirea de nisip de turnătorie și apoi îl modelează în forme în care se toarnă materialul topit. Acest tip de nisip trebuie să poată rezista la temperaturi și presiuni ridicate, să permită scăparea gazelor, să aibă o granulare uniformă, mică și să nu fie reactiv cu metalele.
  • Saci de nisip : aceștia protejează împotriva inundațiilor și a focurilor de armă. Pungile ieftine sunt ușor de transportat atunci când sunt goale, iar voluntarii necalificați le pot umple rapid cu nisip local în caz de urgență.
  • Sablare : nisipul gradat servește ca abraziv la curățare, pregătire și lustruire.
  • Siliciu : Nisipul de cuarț este o materie primă pentru producerea de siliciu .
  • Armă termică : Deși nu mai era utilizată pe scară largă, nisipul era încălzit și turnat asupra trupelor invadatoare în perioadele clasice și medievale.
  • Filtrarea apei : Filtrele media folosesc nisip pentru filtrarea apei. De asemenea, este utilizat în mod obișnuit de multe unități de tratare a apei, adesea sub formă de filtre rapide de nisip .
  • Wuḍūʾ : un ritual islamic de ștergere a unor părți ale corpului.
  • „Schelete” zoantide : Animalele din această ordine de cnidari bentonici marini , înrudite cu coralii și anemonele de mare , încorporează nisip în mezoglea lor pentru rezistență structurală, de care au nevoie deoarece le lipsește un schelet adevărat.

Resurse și preocupări de mediu

Doar unele nisipuri sunt potrivite pentru industria construcțiilor, de exemplu pentru fabricarea betonului . Din cauza creșterii populației și a orașelor și a activității de construcții care rezultă, există o cerere uriașă pentru aceste tipuri speciale de nisip, iar sursele naturale se epuizează. În 2012, regizorul francez Denis Delestrac a realizat un documentar numit „ Războiul nisipului ” despre impactul lipsei nisipului de construcție. Acesta arată efectele ecologice și economice ale comerțului legal și ilegal cu nisip pentru construcții.

Pentru recuperarea nisipului se folosește metoda de dragare hidraulică. Aceasta funcționează prin pomparea celor câțiva metri de nisip din apă și umplerea acestuia într-o barcă, care este apoi transportată înapoi la uscat pentru procesare. Din păcate, toată viața marina amestecată cu nisipul extras este ucisă, iar ecosistemul poate continua să sufere ani de zile după ce exploatarea este completă. Acest lucru afectează nu numai viața marină, ci și industriile locale de pescuit din cauza pierderii de vieți omenești și comunitățile care trăiesc aproape de malul apei. Atunci când nisipul este scos din apă, acesta crește riscul alunecărilor de teren, ceea ce poate duce la pierderea terenurilor agricole și/sau deteriorarea locuințelor.

Numeroasele utilizări ale nisipului necesită o industrie semnificativă de dragare , ridicând preocupări de mediu cu privire la epuizarea peștilor, alunecări de teren și inundații. Țări precum China, Indonezia, Malaezia și Cambodgia interzic exporturile de nisip, invocând aceste probleme ca un factor major. Se estimează că consumul anual de nisip și pietriș este de 40 de miliarde de tone, iar nisipul reprezintă o industrie globală de 70 de miliarde de dolari. Odată cu creșterea utilizării, se așteaptă să vină mai mult din reciclare și alternative la nisip.

Cererea globală de nisip în 2017 a fost de 9,55 miliarde de tone, ca parte a unei industrii de 99,5 miliarde de dolari.

Pericole

În timp ce nisipul este în general netoxic, activitățile de utilizare a nisipului, cum ar fi sablare , necesită măsuri de precauție. Sacii de nisip siliciu utilizați pentru sablare poartă acum etichete care avertizează utilizatorul să poarte protecție respiratorie pentru a evita respirația prafului fin de silice rezultat . Fișele cu date de securitate pentru nisipul de silice afirmă că „inhalarea excesivă de silice cristalină reprezintă o problemă serioasă de sănătate”.

În zonele cu presiune mare a porilor , nisipul și apa sărată pot forma nisip mișcător , care este un hidrogel coloid care se comportă ca un lichid. Nisipurile mișcătoare creează o barieră considerabilă în calea scăpării pentru creaturile prinse înăuntru, care mor adesea din cauza expunerii (nu din cauza scufundarii).

Fabricare

Nisipul manufacturat (nisip M) este nisip fabricat din rocă prin procese artificiale, de obicei în scopuri de construcție în ciment sau beton. Diferă de nisipul de râu prin faptul că este mai unghiular și are proprietăți oarecum diferite.

Studii de caz

În Dubai , Emiratele Arabe Unite, utilizarea nisipului a fost foarte solicitantă în construcția infrastructurii și crearea de noi insule. Și-au folosit propriile rezerve și au importat și nisip din Australia. Au existat trei proiecte pentru a crea insule artificiale care au nevoie de peste 835 de milioane de tone de nisip, care au costat mai mult de 26 de miliarde de dolari.

Vezi si

Pământul văzut de pe Apollo 17 cu fundal transparent.png Portalul Științelor Pământului

Referințe

linkuri externe

Efecte secundare ale exploatării nisipului