Древнегреческий философ-математик Пифагор как-то поставил своих учеников в тупик, задав им вопрос, сколько песчинок на Земле. В одной из сказок, рассказанных Шахереза- дой царю Шахрияру в течение 1001 ночи, говорится, что «войска царей были бесчисленными, как песчинки в пустыне». Сколько песчинок на Земле или даже в пустыне, подсчитать сложно. Но зато можно довольно легко установить приблизительное число их в одном кубическом метре песка. Подсчитав, мы обнаружим, что в таком объеме количество песчинок определяется астрономическими цифрами в 1,5- 2 миллиарда штук.
Таким образом, сравнение Шахерезады было по меньшей мере неудачным, так как если бы сказочным царям понадобилось столько солдат, сколько содержится зерен только в одном кубическом метре песка, то для этого пришлось бы призвать под ружье все мужское население земного шара. Да и этого было бы недостаточно.
Откуда появились на Земле несметные количества песчинок? Чтобы ответить на такой вопрос, давайте поближе познакомимся с этой интересной породой.
Обширные континентальные пространства Земли покрыты песками. Их можно встретить на побережьях рек и морей, в горах и на равнинах. Но особенно много песка скопилось в пустынях. Здесь он образует могучие песчаные реки и моря.
Если мы полетим в самолете над пустынями Кызылкум и Каракум, то увидим необъятное песчаное море (рис. 5). Вся его поверхность покрыта могучими волнами, как бы застывшими «и окаменевшими в самый разгар невиданной бури, охватившей колоссальные пространства». В пустынях нашей страны песчаные моря занимают площадь, превышающую 56 миллионов гектаров.
Рассматривая песок через увеличительное стекло, можно увидеть тысячи песчинок, имеющих различные размеры и очертания. Одни из них имеют округлую форму, другие отличаются неправильными очертаниями
Пользуясь специальным микроскопом, можно измерить диаметр отдельных песчинок. Самые крупные из них поддаются измерению даже при помощи обычной линейки с миллиметровыми Делениями. Такие «грубые» зерна имеют диаметр 0,5-2 мм. Песок, состоящий из частиц таких размеров, называют крупнозернистым. Другая часть песчинок имеет диаметр 0,25-0,5 мм. Песок, состоящий из таких частиц, получил название среднезериистого.
Наконец, самые мелкие зерна песка имеют диаметр от 0,25 до 0,05. мм. Измерить его удается только при помощи оптических приборов. Если в песках преобладают подобные песчинки, то они получают название мелкозернистых и тонкозернистых.
Как же образуются песчинки?
Геологи установили, что их возникновение имеет длинную и сложную историю. Прародителями песка являются массивные породы: гранит, гнейс, песчаник.
Мастерской, в которой происходит процесс превращения этих пород в песчаные скопления, является сама природа. Изо дня в день, из года в год горные породы подвергаются выветриванию. В результате даже такая прочная порода, как гранит, распадается на обломки, которые все более и более дробятся. Часть продуктов выветривания растворяется и уносится. Остаются самые стойкие по отношению к действию атмосферных агентов минералы, главным образом кварц - окисел кремния, одно из самых устойчивых соединений на поверхности Земли. В значительно меньшем количестве в песках могут содержаться полевые шпаты, слюды и некоторые другие минералы.
На этом не заканчивается история песчинок. Для образования крупных скоплений необходимо, чтобы зерна превратились в путешественников.
Пустыня в районе бассейна р.Лена и ее притока р.Вилюй вызвало у многих как минимум удивление: откуда в этом месте такие объемы песка? Песок - явный продукт эрозии, причем можно с уверенностью сказать, что водной эрозии. Такую фракцию (без крупных примесей) можно получить лишь при водной эрозии перемещения (отслаивания, выпадения в осадок) масс.
Вот что написали читатели в комментариях к статье ЯКУТСКИЕ ТУКУЛАНЫ
:
l1000 На белорусском Полесье в бассейне реки Припять есть такие же песчаные отложения. Причём они имеют прослойку торфяных пластов различной толщины.
Светлые участки - это пески. Видно, что это территории, где идет нефтегазоразведка и добыча этих природных ископаемых. Для этого снимают верхнюю часть грунта, дерн. Оголяется песок. Но это сделано не на всей территории. Видно, что к части песчаных областей не подходит ни одной дороги.
Открываются вот такие виды:
63° 32" 16.31" N 74° 39" 25.26" E
Река южнее. Высокие песчаные берега. Пуровский район, Ямало-Ненецкий автономный округ
Вскрытый дерн на площадке. 63° 38" 31.17" N 74° 34" 57.89" E
Вот следующее место выходов песка, немного севернее:
Диаметр примерно 1,3км. Ссылка https://www.google.com/maps/@63.88379,74.31405,2109m/data=!3m1!1e3
Ссылка
Видны площадки геологов. И везде светлый цвет песка.
Такая же картина, светлый цвет песка под тонким слоем растительности тундры.
Перемещаемся северо-восточнее:
Буровая площадка. Песок. Ссылка на место
Месторождении Комсомольское. Здесь спутник снял в большем разрешении, можно рассмотреть детали. Ссылка
Вы думаете, что это снег такой белый? Я тоже так подумал. Но перемещаемся восточнее, к реке:
Видно, что вода незамерзшая, съемка в теплое время года.
Песчаная насыпь дороги
п.Губинский
Высокий песчаный берег реки у городка
Несколько фотографий площадок, где человек в этих местах повредил тонкий слой растительности:
64° 34" 6.06" N 76° 40" 45.91" E
62° 19" 50.31" N 76° 43" 17.63" E
63° 7" 35.72" N 77° 54" 31.28" E
Вывод такой, что огромные просторы Ямало-Ненецкого автономного округа - это болота, реки и огромные толщи песка под тонким слоем растительности. Пески древние
Переместимся в Подмосковье:
Люберецкие песчаные карьеры
Люберецкое песчаное месторождение расположено в 5 км. к югу от железнодорожной станции Люберцы у подмосковного города Дзержинский. Это одно из крупнейших в России месторождений высококачественных кварцевых песков. Мощность вскрышных пород от 0,3 до 22,6 м, обычно 5-8 м. Полезная толща представлена пластовой залежью площадью около 30 кв. км.
Геологическая информация:
Кварцевые пески Подмосковья образовались в прибрежных зонах древних морей и встречаются в основном в отложениях верхней юры и нижнего мела. Используются главным образом верхнеюрские пески Люберецкого и Егановского месторождений. Второе по масштабу в Московской области - Чулковское месторождение, расположенное в 17-18 км. к югу от города Люберцы. Мощность песков на месторождении достигает 35 м.
Если эти слои такие древние, возрастом миллионы лет, то почему над ними такой тонкий слой чернозема и иных отложений?
В толще верхнеюрских кварцевых песков находятся значительные прослои, плиты и подушкообразные стяжения плотных песчаников. Генетически это крупные пластовые конкреции, сформировавшиеся за счет цементации песка кремнеземом (цемент преимущественно кварцевый). Отчасти столь плотные и прочные, что отвечают скорее обозначению "кварцит", чем "песчаник".
Обнажение кварцевых песков восточной стенки Дзержинского карьера
Намывка песка земснарядом в ближнем (Дзержинском) карьере Люберецкого ГОКа
Обнажения песчаников во втором, Лесном карьере
Окаменевший геобетон
Можно принять за разрушенный мегалиты или останцы
Встречаются вот такие узоры на камнях. Может быть, это вырезали тогда, когда эти породы были еще незатвердевшими? Острые углы и прорези говорят об этом. Если это так, то это явно было в недалеком прошлом. И тогда делать со всеми данными геохронологии?
На крутых склонах и обрывах над карьером живописно произрастают кусты дикой облепихи. Этот кустарник почему-то очень любит расти именно в карьерах. Как-то мне это подметили по красноярским местам.
***
Так какие катастрофические события или огромные по длительности морские эпохи в геохронологии прошлого Земли спровоцировали эти песчаные накопления? Официальная наука говорит про древние моря на этих территориях. Но тонкий слой растительности в тундре ЯМАО говорит об обратном. Там не накопилось ни перегноя, ни неорганического грунта над песком. Это говорит про совсем недавнее наличие там воды моря или водных потоков. Может быть, это было таяние ледника и большие потоки чистой воды от него текли на юг. И был этот ледник тоже совсем недавно? Кто еще что думает?
Источники:
Европейские ученые первоначально знакомились с песками вдали от пустынь - на берегах рек, морен и океанов. Приносимые реками пески обнажаются из-под воды лишь в межень и в климатических условиях Европы почти не перевеваются. Древние речные пески в европейских странах распространены небольшими полосами, поросли лесами, и поэтому речные пески в Европе не приносят особого вреда и никому не страшны.
Иное дело пески на берегах океанов. Штормовые волны и валы приливов выбрасывают каждый раз на берег все новые и новые массы песка. Разгуливающие над океаном ветры легко подхватывают обсохший песок и несут его вглубь материка. Не легко растительности укрепиться на таком постоянно перевевающемся песке. А тут придут еще из деревни козы и стравят, вытопчут, а то и с корнем вырвут непрочные побеги. И не раз бывало, что поселки рыбаков, а то и большие села и местечки оказывались на побережье Европы погребенными под песчаными дюнами. Проходили столетия, и лишь верхушка высокого шпиля старого готического собора, торчавшая из песков, напоминала людям о происшедшей когда-то гибели селения.
Почти все западное атлантическое побережье Франции столетиями засыпалось песками. Многие районы северных берегов Восточной Германии и Рижское взморье тоже страдали от них. Бушующие Атлантика, Северное и Балтийское моря и надвигание порожденных ими песков были самой грозной картиной природы, знакомой жителям и ученым Европы.
И естественно, что когда европейцы попали в пустыни и познакомились с их громадными, как море, песчаными массивами, то невольно сочли, что пески пустынь - это детище моря. Так появился «первородный грех» в исследовании пустынь. Привычное объяснение было приложено и к пескам Сахары, якобы являвшейся дном недавнего океана, и к пескам Центральной Азии, которые, мол, были в древности покрыты внутренним Ханхайским морем.
Ну, а что уж говорить о наших пустынях, где действительно Каспийское море затопляло прежде пространства, поднимающиеся на 77 метров выше теперешнего его уровня?
И, однако, именно русским исследователям принадлежит честь ниспровержения этих неверных взглядов, согласно которым единственным мощным творцом песков на земле считались морские волны.
В этом отношении на правильном пути оказалось много наших исследователей XIX века, впервые начавших изучать различные районы Средней и Центральной Азии. Среди них прежде всего надо назвать Ивана Васильевича Мушкетова, пионера геологического изучения Средней Азии, и его ученика Владимира Афанасьевича Обручева, совершившего много трудных и длительных путешествий по Средней и особенно Центральной Азии. Эти два исследователя, объединявшие в себе геологов и географов, показали, что наряду с действительно морскими песками в пустынях широко развиты иные по происхождению пески.
И. В. Мушкетов полагал, что, помимо морских и речных песков, во многих районах пустынь, в том числе в Кызыл-Кумах, пески образуются при разрушении различных горных пород в условиях резко континентального климата пустынь. Одной из заслуг В. А. Обручева явилось обоснование целым рядом фактов того положения, что пески другой пустыми Средней Азии - Кара-Кумов - образовались за счет отложений древней Аму-Дарьи, протекавшей прежде от района города Чарджоу прямо на запад к Каспийскому морю.
Он же доказал, что в пустынях восточной части Центральной Азии, в Ордосе и Ала-Шане, основным творцом песков являются разрушительные силы атмосферы.
Доводы этих ученых были логичны и убедительны, но у них было слишком мало фактов, чтобы полностью разрешить вопросы происхождения каждого массива песков в пустынях.
В советский период всестороннему изучению песков было уделено несравненно больше исследований. В результате удалось установить источники и пути накопления самых разнообразных массивов песков, хотя не всегда было легко восстановить их биографию.
В одной лишь западной Туркмении мы насчитали двадцать пять различных по происхождению групп песков. Одни из них образовались за счет разрушения различных по возрасту и составу древних горных пород. Эта группа песков является самой разнообразной, хотя и занимает сравнительно незначительную территорию. Другие пески оказались принесенными Сыр-Дарьей в район современного Хивинского оазиса. Третьи пески приносились Аму-Дарьей и отлагались на равнинах, расположенных теперь на расстоянии 300 - 500 километров от реки. Четвертые пески выносились Аму-Дарьей в море, пятые, совсем особые пески, накоплялись в море за счет раздробляемых волнами раковин морских моллюсков. Шестые пески образовывались в ныне безводной, но прежде озерной Сарыкамышской впадине. Они содержат массу известковых и кремневых скелетов микроорганизмов.
Море песка . От северного Приаралья на юг, вдоль восточных берегов Арала, через всю пустыню Кызыл-Кумы и далее, через просторы Кара-Кумов до Афганистана и подножии Гиндукуша, а с востока на запад от подножий Тянь-Шаня до берегов и островов Каспия расстилается громадное, покрытое волнами море, над которым возвышаются лишь отдельные острова. Но не сине это море, не плещут его волны и не водой наполнено оно. Море это переливает то красными, то желтыми, то серыми, то беловатыми тонами.
Волны его, во многих местах неизмеримо более высокие, чем буруны и валы океана, неподвижны, как будто застыли и окаменели в самый разгар невиданной бури, охватившей колоссальные пространства.
Откуда взялись эти громаднейшие скопления песков и что создало их неподвижные волны? Советские ученые изучили пески достаточно хорошо, чтобы можно было теперь ответить на эти вопросы определенно.
В Приаральских Кара-Кумах, в песках Большие и Малые Барсуки и на восточных берегах Арала пески имеют матовобелый цвет. Каждое зернышко их окатано и отполировано, как мельчайшая дробинка. Состоят эти пески почти исключительно из одного только кварца - самого устойчивого из минералов - и небольшой примеси более мелких черных зернышек рудных минералов, в основном магнитного железняка. Это пески-старики. Длинен был их жизненный путь. Трудно разыскать сейчас останки их предков. Род их ведет начало от разрушения каких-то древних гранитных хребтов, остатки которых сохранились теперь на поверхности земли лишь в виде гор Мугоджар. Но с тех пор очень много раз эти пески переоткладывались реками и морями. Так было и в пермское время, и в юрское, и в нижне- и верхнемеловое. Последний раз перемыты, отсортированы и переотложены были пески в начале третичного периода. После этого некоторые слои оказались так крепко спаянными растворами кремниевой кислоты, что слили зерна с цементом, образован твердый, жирный в изломе, чистый, как сахар, кварцит. Но и на этот крепчайший камень действует пустыня. Выдуваются более рыхлые слои песков, разрушаются твердые камни, и вновь пески переоткладываются, на этот раз не морской и не речной водой, а ветром.
Наши исследования показали, что за время этого последнего «воздушного путешествия» песков, начавшегося еще в поздпегретичное время и продолжавшегося в течение всего четвертичного периода, они были перенесены ветром от северного Приаралья, вдоль восточных берегов Арала вплоть до берегов Аму-Дарьи, а возможно, и далее на юг, то-есть примерно па 500 - 800 километров.
Как произошли «Красные пески». Недаром зовут казахи и каракалпаки свою самую большую песчаную пустыню Кызыл-Кумами, то-есть Красными песками. Её пески во многих районах действительно имеют яркооранжевый, красновато-рыжий, а то и кирпично-красный цвет. Откуда взялись эти толщи окрашенного песка? От разрушенных гор!
Невысоки теперь древние горы Центральных Кызыл-Кумов, поднимающиеся на 600 - 800 метров над уровнем моря. Миллионы лет назад они были значительно выше. Но столько же времени на них действуют разрушающие силы ветра, горячего солнца, ночного холода и воды. Останцевые возвышенности, как острова, поднимаются над поверхностью Кызыл-Кумов. Их, как шлейфы, опоясывают полосы пологонаклонных щебнистых выносов, а дальше тянутся песчаные равнины.
В средние века истории земли, и мезозое и в начале третичного периода, климат здесь был субтропический и на склонах гор отлагались красноземные почвы. Разрушение остатков этих почв, или, как говорят геологи, «древних кор выветривания», и окрашивает местами пески Кызыл-Кумов в красные тона. Но пески этой пустыни далеко не всюду имеют одинаковую окраску, так как происхождение их в разных районах различно. Местами там, где древние морские пески подвергались перевеванию, пески этих равнин светложелтые. В других районах пески эти желтовато-сероватые, - это древние наносы Сыр-Дарьи. Взгляните на схему на стр. 64, и вы увидите, что эти наносы нам удалось проследить как в южных, так и в центральных и западных частях пустыни. На юге Кызыл-Кумов их пески темносерые и принесены они рекой Зеравшаном, а на западе этой пустыни пески синевато-серые и содержат много блесток слюды - они доставлены были сюда Аму-Дарьей в один из эталон ее блужданий. Таким образом, история Кызыл-Кумов далеко не проста, и биография их песков, пожалуй, сложней и разнообразней большинства других пустынь мира.
Как образовались «Черные пески» . Самая южная пустыня СССР - Кара-Кумы. Это название - Черные пески - дано им потому, что они сильно поросли темными кустами саксаула и горизонт во многих местах темнеет, как опушка леса. К тому же и песни здесь темные - сероватые.
В тех межгрядовых понижениях, где ветер вскрывает до того не пе-репевашпиеси свежие пески, цвет их серо-стальной, иногда голубовато-серый. Это самые молодые пески - пески-младенцы в истории нашей планеты, и состав их очень разнообразен. 42 различных минерала можно насчитать в них под микроскопом. Тут в виде мелких зернышек имеются и гранаты и турмалины, знакомые многим по ожерельям и кольцам. На глаз видны крупные пластиночки блестящей слюды, зерна кварца, розовые, зеленоватые и кремовые зерна полевых шпатов, черно-зеленые песчинки из роговой обманки. Зерна эти так свежи, словно только что размололи и перемыли гранит. Но там, где ветер успел перевеять пески, окраска их меняется, принимая серовато-желтый цвет. А вместе с этим медленно, постепенно начинает меняться и форма песчинок: из угловатой, свойственной молодым речным пескам, она все больше принимает округлую форму перевеянных ветром так называемых «эоловых» песков.
Состав кара-кумских песков, форма их зерен, хорошая сохранность малоустойчивых минералов, их серый цвет, условия залегания и характер наслоения непреложно свидетельствуют об их речном происхождении. Но спрашивается, о какой реке может быть речь, если Кара-Кумы начинаются на юге от самых подножий Копет-Дага, а ближайшая крупная река - Аму-Дарья - протекает на расстоянии 500 километров? Да и откуда может взяться в реке такое количество песка, чтобы намыть громадную пустыню - более 1300 километров длиной и в 500 километров в поперечнике?
Каждый раз, когда я бывал в различных районах пустынь Средней Азии, я брал образцы их песков и отдавал на микроскопический анализ. Эти исследования показали, что Кара-Кумы действительно отложены Аму-Дарьей, а частично, в своей южной части, реками Тедженом и Мургабом (см. картосхему на стр. 69). Состав песков этих рек, выносимый непосредственно с гор, оказался точно таким же. как и в созданных ими районах пустынь, лежащих за сотню километров от теперешних русел Мургаба и Теджена и за 500-700 километров от современной Аму-Дарьи. Но, спрашивается, откуда берется в горных реках такое громадное количество песка? Чтобы получить ответ на этот вопрос, мне надо было попасть в область зарождения Аму-Дарьи - в высокогорье Памира.
Урочище нагорных песков. В 1948 году мне представился случай побывать на Памире. И здесь, среди горных цепей и неприступных скалистых утесов, почти за тысячу километров от песчаных пустынь, я натолкнулся на маленькое, затерянное в горах урочище, которое оказалось подлинной природной лабораторией образования песков.
Урочище Нагара-Кум, которое мы назвали по созвучию «Урочищем нагориых песков», расположено на стыке трех пересекающихся долин, на высоте 4-4,5 тысячи метров над уровнем моря. Одна из долин тянется в меридиональном направлении, а другие в широтном. Долины эти не особенно длинны, ширина их не превышает 1 - 1,5 километра, но они глубоки. Плоское, нерасчлененное дно долин не изрезано следами водных потоков или древних русел. И поэтому, может быть, так разителен контраст между ровными и плоскими днищами долин и крутыми расчлененными скалистыми, оголенными склонами гор. Кажется, словно кто-то прорезал в горах глубокие и широкие коридоры.
Все свидетельствовало о том, что долины эти еще геологически сравнительно недавно были ложем мощных ледников, сползавших с заснеженных гор. А сглаженные, невыветренные скалы склонов амфитеатра, расположенного в восточной части широтной долины, указывали, что совсем недавно они были погребены под слоем фирновых снегов.
Целый ряд данных заставил предположить, что при исчезновении ледников долинами завладели озера. Однако теперь в этом холодном горном царстве выпадает слишком мало осадков, настолько мало, что даже зимой снега не покрывают местность сплошным покровом. Поэтому со временем исчезли и озера.
В соседних долинах мощные наледи не тают даже летом. Здесь же, вокруг урочища, вершины, превышающие Казбек и Монблан, чернеют на фоне ясного синего неба, - их почти не покрывают снега летом, но мало его подчас и зимой.
Мы были в Harapa-Кумах в самое теплое время года - в середине июля. Днем при безветрии солнце жгло так сильно, что кожа у нас на лице (а мы были перед тем месяц в Кызыл-Кумах) трескалась от ожогов. Днем на солнце было жарко настолько, что приходилось сбрасывать с себя и полушубок, и пиджак, а порою и рубашку. Но это был крайне разреженный воздух высокогорий, и как только заходило солнце и последние лучи его исчезали за вершинами гор, мгновенно становилось холодно. Температура резко падала, и часто в течение всей ночи была намного ниже нуля.
Значительная высота местности, сухой разреженный воздух и безоблачное небо и приводят к крайне резким сменам температур.
Прозрачный разреженный воздух высокогорий почти не препятствует солнечным лучам раскалять днем и землю и скалы. В ночное время от нагретой за день земли обратно в атмосферу идет интенсивное лучеиспускание. Однако сам разреженный воздух почти не нагревается. Он одинаково прозрачен как для солнечных лучей, так и для ночного лучеиспускания. Он так мало нагревается, что достаточно бывало днем пройти облаку или подуть ветру, как сразу же становилось холодно. Эта резкая смена температур является, пожалуй, самым характерным и, во всяком случае, самым активным климатическим фактором высокогорных областей.
Важно и то, что на этих высотах ночные заморозки летом бывают почти ежесуточно, и если не расколется камень от быстрого остывания, то дальше доделает эту работу вода. Она просачивается в мельчайшие трещины и, замерзая, разрывает их и расширяет все больше.
Скалы восточных склонов урочища сложены из округлых глыб крупнозернистых серых гранит-порфиров с хорошо ограненными зеленоватыми кристаллами полевых шпатов до 4-5 сантиметров длиной. Склоны гор, образованные этими породами, представляются па первый взгляд грандиозным скоплением крупного моренного валунника, нагромождением совершенно круглых ледниковых валунов, вздымающихся над равниной. И лишь контраст между крутыми нагромождениями и гладкими как стол днищами долин, где нет ни одного такого валуна, заставляет более осмотрительно отнестись к предположению, что это ледниковые валуны.
Тщательно присмотревшись к склонам урочища, мы обнаружили удивительную вещь. Многие валуны серого гранит-порфира оказались рассеченными белыми полосами жил, состоящих из одних полевых шпатов- так называемых аплитов. Казалось бы, аплитовые жилы должны были бы располагаться в принесенных ледником валунах самым беспорядочным образом. Но почему же совершенно отчетливо видно, что прожилок одного валуна является как бы продолжением прожилка в другом валуне? Почему, несмотря на нагромождение валунов, аплитовые жилы сохраняют единое направление и строение по всему склону, хотя пересекают десятки и сотни гранитных глыб?
Ведь никто бы не в силах был старательно уложить все эти валуны в таком порядке, строго следя за тем, чтобы не изменить направления жил. Если бы их притащил ледник, он обязательно нагромоздил бы валуны самым хаотическим образом и жилы аплитов не могли бы иметь одно п то же направление в соседних валунах.
Долго осматривал я большие округлые глыбы, пока не убедился в том, что многие из них лишь полуотделены от горы, как шишечка на крышке фарфорового чайника. Значит, это отнюдь не ледниковые валуны, а результат разрушения на месте коренных горных пород, из которых в течение многих веков природа изготовила под воздействием резких смен температуры эти глыбы, или, как их называют геологи, шаровые отдельности выветривания. Об этом свидетельствовало и то, что многие шары имели отслаивающуюся от них скорлупу, что типично для процессов механического разрушения - шелушения горных пород.
Гранитные кругляки, самые разнообразные по своим размерам, от 20-30 сантиметров до 2-3 метров в диаметре, были до половины погребены под слоем образующихся при шелушении гранита, осыпающихся с них дресвы и песка. Эти продукты распада оказались минералогически настолько свежи, что зерна песка сохраняли полностью свой первоначальный вид; их не тронуло еще ни химическое разложение, ни истирание, и остроограненные кристаллы полевых шпатов - минерала, химически наименее устойчивого,- лежали здесь, в песке, блестя на солнце совершенно свежими поверхностями граней.
Многие из этих глыб рассыпались на зерна при самом легком прикосновении. Вся местность представляла наглядное доказательство той силы, мощи и неотвратимости процессов разрушения горных пород, которые меняют и формируют в течение тысячелетий земную поверхность.
«Твердый как гранит» - кто не знает этого сравнения! Но вот под влиянием солнечных лучей, ночного холода, замерзания воды в трещинах и ветра этот твердый гранит, ставший синонимом крепости, под легким нажатием пальцев рассыпается в песок.
В высокогорных областях процесс температурного разрушения идет настолько быстро, что на продуктах распада совершенно не успевает сказываться химическое разложение минералов. Разрушение совершается так интенсивно, что склоны гор почти наполовину уже засыпаны каменными осыпями и песком.
Нередко срывающиеся здесь сильные ветры подхватывают наиболее мелкие продукты распада гранитов и выдувают из них всю пыль и песок. Пыль воздушным потоком выносится далеко за пределы урочища; песок же, более тяжелый, чем пыль, сгружается здесь же, во всех тех местах, где сила ветра падает из-за встречающихся препятствий.
С течением времени вдоль всей меридиональной долины на протяжении 13 километров образовался песчаный вал. Ширина его колеблется от 300 метров до полутора километров. Местами он достаточно плоский, сглаженный, по-росилий травянистой растительностью. Севернее же, на пересечении долин, где песок открыт для широтных ветров, дующих в противоположных направлениях, вал совершенно оголен и песок собран в несколько параллельных друг другу барханных цепей.
Цепи эти высоки, до 14 метров, склоны их круты, гребни постоянно меняют свою форму, покоряясь дующему ветру, а ветер дует то с восточной, то с западной стороны.
Голые, сыпучие, высоко и крую вздыбленные пески, жгучее солнце и «дымящиеся» гребни барханов - все это невольно переносило нас в жаркие пустыни Азии.
Но урочище нагорных песков лежит в царстве вечной мерзлоты. Вокруг барханов, куда ни кинешь глазом, вершины хребтов, покрытые вечными снегами и сверкающим льдом. А в долинах, лежащих немного ниже, белели громадные наледи толстого льда, образовавшиеся от за-мерзашия зимой родниковых вод.
Самое мощное скопление песков в урочище расположено в южном пересечении долин. Ветры здесь дуют сильнее всего.
Отражаясь во все стороны от окружающих крутых склонов, ветры испытывают мощные завихрения. Рельеф песков поэтому оказывается самым сложным и самым вздыбленным. Барханные цепи то разбегаются в различных направлениях, то сливаются между собой, образуя громадные узлы пирамидальных поднятий, вздымающихся на десятки метров над западинами.
Массив этих чистых, перевеянных ветром песков покрывает в урочище площадь всего лишь в 14,5 квадратных километра, но тем не менее мощность этих песчаных скоплений довольно велика, примерно полторы сотни метров.
Испытав эти завихрения, ветер устремляется дальше на восток. Поднимаясь к близлежащему перевалу, воздушные струи вздымают песок и тянут его за собой вверх по склону. Песок вытягивается по направлению преобладающих ветров сужающейся к востоку полосой. Эта полоса тянется вверх почти на 500 метров и идет от основного массива песков не по самой низкой и широкой главной долине, а по прямой линии к перевалу, взбираясь при этом на достаточно крутой склон.
Итак, высоко в горах «Крыши мира» и «Подножия солнца» - заснеженного Памира - оказался уголок песчаной пустыни! Уголок, в котором природа от начала до конца производит весь процесс образования и развития песков! Сначала выход на поверхность изверженных пород, разрушение их температурными колебаниями, образование осыпи, дробление ее в песчаные зерна и, наконец, мощные нагромождения отвеянных ветром песков. И не только отвеянных, но и вздыбленных им в барханные пирамиды высотой в двадцатиэтажиый дом, собранных в типичный для пустынь песчаный рельеф!
Все эти процессы совершались в течение сравнительно короткого в геологических масштабах промежутка времени. Однако сила и мощность этих процессов таковы, что все то, на что в пустынях нужны тысячелетия, в урочище нагорных песков совершалось буквально раз в десять быстрее.
Важно, однако, то, что это разрушение горных пород и превращение их в пески - явление не исключительное, а, наоборот, очень типичное для всех сухих высокогорных областей. На величайшем нагорье мира - Тибете - таких песчаных урочищ множество. На Памире и Тянь-Шане пески реже скопляются в массивы в силу условий рельефа, но они образуются там постоянно и беспрерывно на протяжении нескольких миллионов лет. Озеро Кара-Куль, расположенное на Памире в районе вечной мерзлоты, окаймлено с востока сплошными песками. И почти каждая песчинка этих высокогорий, образуясь под влиянием резких смен температур, таяния и замерзания воды, вскоре становится достоянием осыпи, а затем и горного потока. Вот почему реки высокогорий выносят на подгорные равнины гигантские количества песка. Вот откуда в Аму-Дарье во время паводков бывает до 8 килограммов песка, а в среднем несет она по 4 килограмма песка в каждом кубическом метре воды. А ведь воды в ней много, и за один лишь год она приносит к берегам Арала четверть кубического километра наносов. Много ли это? Оказалось, что если принять длительность четвертичного периода в 450 тысяч лет, считать, что в течение этого срока Аму-Дарьей выносилось столько же песка, и распределить его мысленно равномерным слоем по всем тем районам, где за это время блуждала могучая Аму, то средняя мощность только четвертичных ее наносов оказалась бы равной трем четвертям километра. А ведь вынос песка совершался рекой и прежде, во вторую половину третичного периода. Вот почему нет ничего удивительного в том, что в прежних ее устьях, в юго-западной Туркмении, нефтяные скважины проходят эту толщу песков и глин на глубину до 3,5 километра.
Теперь для нас понятно, что большинство подгорных песчаных пустынь Азии - это детище высокогорий. Таковы Кара-Кумы, являющиеся следствием разрушения высокогорного Памира. Таковы многие районы Кызыл-Кумов, образовавшиеся в результате разрушения Тянь-Шаня. Таковы вынесенные с Тянь-Шаня рекой Или пески Прибалхашья. Такова величайшая песчаная пустыня мира Такла-Макан, пески которой нанесены реками с Гималаев, Памира, Тянь-Шаня и Тибета. Такова великая индийская пустыня Тар, созданная наносами стекающей с Гиндукуша реки Инд.
Резкая смена температур в пустынях и в высокогорьях разрушает скалы н порождает пески. Вверху - шелушащиеся слои песчаников в Западной Туркмении. Внизу - барханные пески в урочище Нагара-Кум на Памире, образовавшиеся от разрушения гранитов. (Фото автора и Г. В. Аркадиева.)
Песок - с одной стороны такой знакомый всем и простой материал, а с другой - такой загадочный и таинственный. Смотришь на него и не можешь оторвать взгляд.
Я увлекаюсь искусством под названием sandart. Это особый вид рисования-анимации, вот только вместо красок здесь используют сухой песок. Во время занятий мне стало интересно - почему он именно такой.
Если прикоснешься - успокаиваешься. Его хочется рассматривать, перебирать пальцами его мелкие крупинки. Наблюдать как он пересыпается из руки в руку. Песок ведь такой приятный на ощупь.
В своей исследовательской работе я решила расширить свои знания о материале, с которым я работаю. Работа актуальна и может быть применима в школе как дополнительный материал к занятиям.
Цель исследования: Изучить песок: его происхождение, виды, применение. Провести опыт по созданию песка в домашних условиях.
Задачи:
1.Узнать что такое песок?
2.Познакомится с разными видами песка
3.Выяснить где применяется песок?
Гипотеза исследования: Если песок является химическим соединением, возможно ли провести химический опыт по его изготовлению в домашних условиях с применением подручных материалов?
План исследования:
1.Ознакомиться с информацией про песок
2.Подготовить все необходимое для проведения опыта
3.Провести опыт
4.Сделать выводы
Что такое песок?
Что такое песок, представить может каждый. С научной точки зрения это всё же сыпучий материал неорганического происхождения, состоящий из множества мелких песчинок или фракций, осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен горных пород
Песок получается из маленьких частичек минералов, входящих в состав горных пород, поэтому в песке можно обнаружить различные минералы. В основном в песке находят кварц (вещество — диоксид кремния или SiO 2), так как он прочный и его много в природе.
Иногда песок на 99% состоит из кварца. Из других минералов в песке имеется полевой шпат, кальциты, слюда, железная руда, а также в небольших количествах гранат, турмалин и топаз.
1.1. Как и из чего образовался песок?
Песок - это то, что осталось от скал, валунов, обычных камней. Время, ветер, дождь, солнце и еще раз время разрушили горы, осыпали скалы, растолкли валуны, раздробили камни, превратив их в миллиарды миллиардов песчинок размером от 0,05 мм до 2,5 мм, сделав из них песок. Песок образуется там, где горные породы подвержены разрушению. Одним из основных мест, где происходит образование песка, является морской берег.
Вторая наиболее распространенная форма песка - карбонат кальция, например, арагонит который был создан за последние полтора миллиарда лет различными формами жизни, такими как кораллы и моллюски.
А что же песок в пустынях? Песок с берега переносится ветром в глубь суши. Иногда перемещается столько песка, что целый лес может быть покрыт песчаными дюнами.В некоторых случаях песок пустыни образовался в результате разрушения горных массивов. В некоторых случаях на месте пустыни в свое время находилось море, которое, отступив тысячи лет назад, оставило здесь песок.
Классификация по признакам
Пески классифицируют по следующим признакам:
Плотности;
Происхождению и виду;
Зерновому составу;
Содержанию пылевидных и глинистых частиц,
в том числе глины в комках;
Содержанию органических примесей;
Характеру формы зерен;
Содержанию вредных примесей и соединений;
Прочности.
Речные и морские пески имеют округлую форму зерен. Горные пески -остроугольные зерна загрязненные вредными примесями.
Виды песка
Природный песок
Речной песок
— это песок, который добывают со дна рек, характеризуется высокой степенью очистки. Он представляет собой однородный материал с отсутствием посторонних включений, глинистых примесей и камушков. Очищен он естественным способом - течением воды.
Главное преимущество речного песка в том,что он представляет собой именно песок, а не песочную смесь с участием глины, земли, каменных частиц. Благодаря длительному природному воздействию песчинки обладают гладкой овальной поверхностью и размером примерно 1,5-2,2 мм.
Речной песок является довольно качественным, но в тоже время и довольно дорогим строительным материалом. Добыча речного песка производится с помощью специальной техники - земснарядов. Это нисколько не вредит экологии, а наоборот помогает прочищать русла рек. Наиболее крупный речной песок добывается в устьях пересохших рек.
Цветовая палитра добываемого песка, довольно разнообразна, от темно- серого до ярко желтого. Запасы этого стройматериала в природе практически неисчерпаемы.
Всем известно, что в некоторых регионах Российской Федерации
речной песок — источник добычи золота
Морской песок - это песок, имеющий в своем составе (в сравнении с другими видами песка) наименьшее количество посторонних примесей. Чистота морского песка обусловлена местом его добычи, а также применением двухступенчатой системы очистки от посторонних включений. Первый этап очистки песок проходит непосредственно на месте его добычи, а второй этап - в пределах специальных производственных площадок. Учитывая высокое качество морского песка, его, без преувеличения, можно применять в любых строительных работах.
Карьерный песок
- это природный материал, добываемый открытым способом в карьерах. Данный песок имеет достаточно высокое содержание глины, пыли и прочих примесей. Карьерный песок дешевле речного, что обуславливает его широкое использование. В зависимости от метода очистки, разделяют его на сеянный и мытый карьерный песок.
Карьерный мытый песок
— это песок, добытый в карьере путём промывки большим количеством воды, в результате чего из него вымывается глина и пылевидные частицы. Песок может включать в себя разного рода примеси, такие как камни, земля, глина. Добыча ведётся экскаваторами в больших открытых карьерах. Песок карьерный обычно разделяется по размеру составляющих его зёрен. Он бывает мелкозернистый (частицы размером до двух миллиметров); среднезернистый (частицы размером от двух до трёх миллиметров); крупнозернистый (частицы размером от двух до пяти миллиметров). Карьерный песок имеет более грубую структуру по сравнению с речным.
Карьерный сеяный песок
— это добытый в карьере просеянный песок, очищенный от камней и больших фракций.
Строительный песок
В отличие от природных разновидностей искусственные пески производятся с применением специализированного оборудования путем механического или химического воздействия на горные породы.
В свою очередь, искусственные пески делятся на подвиды осадочного и вулканического происхождения.
Строительный песок может быть использован в качестве универсальной основы для изготовления разнообразных строительных материалов и цементных растворов. Такая широкая сфера применения обусловлена в первую очередь одним из специфических качеств этого материала: пористостью.
Искусственный песок имеет много плюсов по сравнению с природным песком, но есть и свои минусы, а именно: помимо сравнительно высокой цены, искусственно произведенный песок может отличаться более высокой радиоактивностью.
Перлитовые пески
- производятся посредством термической обработки из дробленых стекол вулканического происхождения, именуемых перлитами и обсидианами. Имеют белую или светло-серую окраску. Используются при изготовлении элементов изоляции.
Кварцевые
. Пески данного вида также принято называть «белыми» из-за характерного, бело-молочного оттенка. Впрочем, более распространенными разновидностями кварцевых песков являются желтоватые кварцы, имеющие в своем составе некоторое количество глиняных примесей.
В сравнении с песками естественного происхождения этот материал выгодно отличается однородностью, высокой межзерновой пористостью, а следовательно — грязеёмкостью.
Добывается кварцевые песок в карьерах. Кварцевый песок используется для создания силикатных кирпичей и силикатных бетонов, наполнителей для полиуретановых и эпоксидных покрытий, что придаёт им прочность и высокую износостойкость.
Благодаря универсальности и высокому качеству песок этого вида находит широкое применение в различных отраслях промышленности, в том числе, в водоочистных системах, изготовлении стекла, фарфора, в нефтяной и газодобывающей промышленности и т.д.
Мраморный
. Является одним из самых редких видов. Используется для изготовления керамической плитки, мозаики, а также черепицы.
Применение песка
Широко используется в составе строительных материалов, для намывки участков под строительство, для пескоструйной обработки, при возведении дорог, насыпей, в жилищном строительстве для обратной засыпки, при благоустройстве дворовых территорий, при производстве раствора для кладки, штукатурных и фундаментных работ, используется для бетонного производства. При производстве железобетонных изделий, бетона высоких марок прочности, а также при производстве тротуарной плитки, бордюров.
Мелкий строительный песок используется для приготовления растворов.
Песок используется и при производстве стекла, но только один его вид - песок кварцевый. Практически полностью он состоит из диоксида кремния (минерал кварц). Чистота и однородность песка делают возможным применение его в стекольной промышленности, где важно отсутствие малейших примесей.
Менее чистый кварцевый песок используют в штукатурных (внутренних и наружных) отделочных работах. Использование его в производстве бетона и кирпича позволяет придать получаемому продукту нужный оттенок.
Строительный речной песок довольно широко применим в различных декоративных (смешивают с различными красителями для получения специальных структурных покрытий) и отделочных работах готового помещения. Он также выступает компонентом асфальтобетонных смесей, которые используются в строительстве и укладке дорог (в том числе и для строительства аэродромов), а также в процессах фильтрования и очистки воды.
Кварцевый песок используется для изготовления сварочных материалов специального и общего назначения.
Сельское хозяйство: песочные почвы идеально подходят для таких культур, как арбузы, персики, орехи, и их превосходные характеристики делают их пригодными для интенсивного молочного животноводства.
Аквариумы: Он также является абсолютной необходимостью для морских рифовых аквариумов, которая эмулирует среду и состоит в основном из арагонита коралловых и моллюсков. Песок не токсичен и совершенно безвредный для аквариумных животных и растений.
Искусственные рифы: песок может служить основой для новых
рифов.Пляжи: правительства перемещают песок на пляжи, где
приливы, вихря или преднамеренные изменения береговой линии разрушают оригинальный песок.
Песок (Sand) этоЗамки из песка: Формирование песка в замки или
другие миниатюрные здания является популярным в городах и на пляже.
Анимация из песка: создатели анимационных фильмов используют
песок с передней или с задней подсветкой стекла. Как это делаю и я.
Практическая часть
Перед нами стояла задача: можно ли изготовить диоксид кремния в домашних условиях.
Для проведения опыта мне потребуются:
клей силикатный;
уксус 70%;
емкость 2 штуки или формочки;
шприц;
фартук, перчатки.
Необходимо соблюдать технику безопасности - уксус это кислота. Опыт проводим в помещении с открытыми окнами, потому что уксус резко пахнет. Нельзя наклонятся, нюхать или что- либо пробовать. Надеваем средства защиты.
Я беру силикатный клей. В ёмкость аккуратно наливаю примерно 1/3.
Затем я беру уксус и наливаю в другую емкость. Примерно тоже 1/ 3.
Для забора уксуса из емкости использую шприц. Набираю примерно 10 мл.
Очень аккуратно вливаю в клей уксус.
Происходит реакция. Клей превращается в гель и застывает. Палочкой тщательно перемешиваю клей с уксусом.
У меня получился Диоксид кремния (SiO2) - вещество, состоящее из бесцветных кристаллов, обладающих высокой прочностью, твердостью и тугоплавкостью.
В природе диоксид кремния распространен довольно широко: кристаллический оксид кремния представлен такими минералами как яшма, агат, горный хрусталь, кварц, халцедон, аметист, морион, топаз.
Можно смешать уксус, клей и пищевую краску любого цвета. Получиться цветной диоксид кремния.
Откуда взялся песок на нашем Шибаевском карьере? Представьте себе, хотя очень трудно представить, нужно постараться вообразить, что много-много миллионов лет назад ни одной песчинки на свете не было. Но не было также ни воздуха, ни воды, ни растений, ни животных…
Планета Земля пребывала совсем в юном (по геологическим меркам) возрасте, и главными ее достопримечательностями были лишь горные хребты и вулканы, извергавшие раскаленные потоки лавы. Именно горные породы и стали «сырьем» для производства песка.
Однако для этого потребовалось, чтобы наша планета обзавелась океанами, реками - тем, что называется гидросферой, и воздухом - атмосферой. Только тогда за работу принялись ветер и вода. Не спеша, в течение миллионов лет, они воздействовали на прочный гранит и другие горные породы. Не зря появилась поговорка о капле, которая камень точит.
Представьте, от скал откалывались куски, крупные обломки превращались в мелкие, которые в свою очередь распадались на камни, а те на камушки. Ну, а камушки и до песчинок, которые представляют собой уже отдельные неделимые зернышки горных пород и различных минералов.
Так происходило по все планете, и на Савиной горе тоже, поэтому и песка в конце концов образовалось так много у подножья Савиной горы. Гора Нехорошка и Савина гора всегда соседствовали с рекой Зеленинкой и рекой Чумляк. Вода проникала в трещины гор и это приводило к их разрушению. Поэтому какой породы в нем больше. Розовые пески сложены из полевого шпата, красные из именно по берегам этих рек больше всего песка. Песок, мелкообломочная рыхлая осадочная горная порода, состоящая не менее чем на 50% из зерен кварца, полевых шпатов, гранат, турмалин, топаз обломков горных пород размером 0,05-2 мм; содержит примесь глинистых частиц.
Но Шибаеваские пески зеленые - глауконитовые, окрашены в зеленые тона, интенсивность которых определяется содержанием минерала глауконита в песке.
А ещё я узнал, что на планете есть места где пески ведут себя необычно. Они поют. Вот, например, Джебель-Накуг (Колокольная Гора) на берегу Красного моря. Она с давних пор овеяна легендами. Туристы утверждают, когда взбираешься на её вершину, песок будто стонет под ногами. В недрах этой горы, как верят жители Синайского полуострова, таится большой монастырь. В урочный час гудят его подземные колокола, призывая монахов к молитве. И вся гора дрожит от этих мощных звуков.
Похожее явление наблюдается и в Чили: в долине Копьяно возвышается большой песчаный холм Эль-Браиадор, что значит Воющий. «Плачут» и «стонут» несколько холмов и в калифорнийских пустынях. А если спускаться с горы Рег-Раван, что недалеко от Кабула, столицы Афганистана, белый песок под ногами издает звуки, похожий на барабанный бой. Явление поющих песков достаточно широко распространено на нашей планете. Первые «поющие» холмы описаны еще в памятниках письменности Древнего Китая. Огромный песчаный холм высотой 150 метров служил предметом культа. В пятый день Луны, в праздник Дракона, жрецы поднимались на него, чтобы скатиться в низ. Во время этого быстрого спуска песок вещал им голосом Дракона, предсказывая будущее.
На озере Байкал есть пляж с поющим песком. Когда по нему идешь, описывают туристы, он издает скрип. А если загребать песок ногами, то скрип переходит в отрывистое завывание. На глаз отличить участок с поющим песком от «немого» практически невозможно. Детальное же изучение показало, что зерна поющего песка, как правило, круглые или овальные, имеют одинаковый размер, хорошо «отполированы» природой и практически не содержат никаких примесей, даже пыли. Исследователи, изучавшие поющие пески Гавайских островов, обнаружили, что там каждая из песчинок пронизана тонким каналом, открытым с одного конца, значит звук мог издавать ветер, прорывающийся через канальцы? Однако, в других поющих песках ничего подобного нет… Гипотез, объясняющих природу удивительного явления немало. Есть, например, и такая: звучание песка связано с электризацией, возникающих при трении песчинок друг об друга. Однако, к единому мнению ученые так и не пришли.
А поют ли наши Шибаевские пески? Я решил провести в домашних условиях несколько экспериментов. Набрал на берегу реки Мальчик разных по цвету камней. Потом разбивал их при помощи большого гвоздя и молотка, образовавшиеся кусочки и песчинки были разного цвета. Таким образом, я убедился в том, что состав песка разный потому, что состоит из разных горных пород и минералов. Цвет песка зависит от того, какой породы в нем больше. Другим опытом я хотел убедиться какие горные породы и минералы растворяются лучше. Для этого я растворял в воде соль, мел и песок с карьера. Соль растворилась полностью, мел плохо растворялся, но через некоторое время выпал в виде осадка. А вот песок с карьера совсем не растворился, а остался лежать на дне стакана без изменений. То есть песок оказался самым нерастворимым и твердым, поэтому его так много по берегам рек и морей.
Что может издавать звуки? Для этого я нагревал мел, соль и песок. При нагревании соли и мела ничего не происходило, звуков никаких не было слышно. А вот при сильном нагревании песка было слышно легкое потрескивание и некоторые песчинки «подпрыгивали» и меняли свое место. Значит и наши Шибаевские пески могут издавать звуки!
Я попытался разобраться в вопросе, почему же поют пески и сделал следующие выводы:
песчинки состоят из очень твердых и разных горных пород. В жарких странах песок может потрескивать от нагревания. А когда песка очень много, то звук кажется поющим. И поэтому если на Урале произойдет потепление, то и наши Шибаевские пески запоют!
