stringtranslate.com

Arena

Dunas de arena en Idehan Ubari , Libia
Representación de arenas:
vidrio, duna, cuarzo,
volcánica, coral biogénico, coral rosa,
volcánica, granate, olivino.
Las muestras proceden del desierto de Gobi , Estonia , Hawái y Estados Unidos continental. (1 × 1 cm cada una) [1]

La arena es un material granular compuesto de partículas minerales finamente divididas . La arena tiene diversas composiciones, pero se define por el tamaño de su grano. Los granos de arena son más pequeños que los de la grava y más gruesos que los del limo . La arena también puede referirse a una clase de textura de suelo o tipo de suelo; es decir, un suelo que contiene más del 85 por ciento de partículas del tamaño de la arena en masa. [2]

La composición de la arena varía según las fuentes de roca locales y las condiciones, pero el componente más común de la arena en entornos continentales interiores y costeros no tropicales es la sílice (dióxido de silicio o SiO 2 ), generalmente en forma de cuarzo .

El carbonato de calcio es el segundo tipo de arena más común. Un ejemplo de esto es la aragonita , que se ha creado durante los últimos 500  millones de años por varias formas de vida, como los corales y los mariscos . Es la forma principal de arena que se observa en áreas donde los arrecifes han dominado el ecosistema durante millones de años, como en el Caribe . Con menos frecuencia, la arena puede estar compuesta de sulfato de calcio , como yeso y selenito , como se encuentra en lugares como el Parque Nacional White Sands y el Refugio Nacional de Vida Silvestre Salt Plains en los EE. UU .

La arena es un recurso no renovable en escalas temporales humanas, y la arena adecuada para fabricar hormigón tiene una gran demanda. [3] La arena del desierto, aunque abundante, no es adecuada para el hormigón. Cada año se utilizan cincuenta mil millones de toneladas de arena de playa y arena fósil para la construcción. [4]

Composición

Minerales pesados ​​(oscuros) en arena de cuarzo de playa ( Chennai , India)
Arena del parque estatal Coral Pink Sand Dunes , Utah . Se trata de granos de cuarzo con una capa de hematita que le da el color naranja.
Arena de Pismo Beach, California . Los componentes son principalmente cuarzo , sílex , roca ígnea y fragmentos de conchas.

La definición exacta de arena varía. El Sistema científico de clasificación unificada de suelos utilizado en ingeniería y geología corresponde a los tamices estándar de EE. UU. y define la arena como partículas con un diámetro de entre 0,074 y 4,75 milímetros. [5] Según otra definición, en términos de tamaño de partícula utilizado por los geólogos , las partículas de arena varían en diámetro desde 0,0625 mm (o 116  mm), un volumen de aproximadamente 0,00012 milímetros cúbicos, hasta 2 mm, un volumen de aproximadamente 4,2 milímetros cúbicos, siendo la diferencia de volúmenes de 34 688 medidas de diferencia. [6] Cualquier partícula que se encuentre dentro de este rango de tamaños se denomina grano de arena . Los granos de arena se encuentran entre la grava (con partículas que van desde 2 mm hasta 64 mm en el último sistema, y ​​desde 4,75 mm hasta 75 mm en el primero) y el limo (partículas más pequeñas que 0,0625 mm hasta 0,004 mm). La especificación de tamaño entre arena y grava se ha mantenido constante durante más de un siglo, pero los diámetros de partículas tan pequeños como 0,02 mm se consideraban arena según el estándar de Albert Atterberg en uso a principios del siglo XX. Los granos de arena en The Sand Reckoner de Arquímedes escrito alrededor del 240 a. C. tenían 0,02 mm de diámetro. Una especificación de 1938 del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos era de 0,05 mm. [7] Una norma de ingeniería de 1953 publicada por la Asociación Estadounidense de Funcionarios de Carreteras Estatales y Transporte estableció el tamaño mínimo de arena en 0,074 mm. La arena se siente arenosa cuando se frota entre los dedos. El limo , en comparación, se siente como harina .

La norma ISO 14688 clasifica las arenas como finas, medias y gruesas con rangos de 0,063 mm a 0,2 mm a 0,63 mm a 2,0 mm. En los Estados Unidos, la arena se divide comúnmente en cinco subcategorías según el tamaño: arena muy fina ( 11618  mm de diámetro), arena fina ( 18  mm – 14  mm), arena media ( 14  mm – 12  mm), arena gruesa ( 12  mm – 1 mm) y arena muy gruesa (1 mm – 2 mm). Estos tamaños se basan en la escala phi de Krumbein , donde el tamaño es Φ = -log 2 D; D es el tamaño de partícula en mm. En esta escala, para la arena el valor de Φ varía de −1 a +4, siendo las divisiones entre subcategorías números enteros.

Primer plano de arena volcánica negra de Perissa, Santorini , Grecia

El componente más común de la arena, en ambientes continentales interiores y en ambientes costeros no tropicales, es la sílice (dióxido de silicio o SiO 2 ), generalmente en forma de cuarzo , que, debido a su inercia química y considerable dureza, es el mineral más común resistente a la intemperie .

La composición de la arena mineral es muy variable, dependiendo de las fuentes de roca locales y las condiciones. Las arenas blancas brillantes que se encuentran en entornos costeros tropicales y subtropicales son piedra caliza erosionada y pueden contener fragmentos de coral y conchas además de otro material fragmentario orgánico o de origen orgánico, lo que sugiere que la formación de arena también depende de organismos vivos. [8] Las dunas de arena de yeso del Parque Nacional White Sands en Nuevo México son famosas por su color blanco brillante. La arcosa es una arena o arenisca con un contenido considerable de feldespato , derivada de la meteorización y erosión de un afloramiento de roca granítica (generalmente cercano) . Algunas arenas contienen magnetita , clorita , glauconita o yeso . Las arenas ricas en magnetita son de color oscuro a negro, al igual que las arenas derivadas de basaltos volcánicos y obsidiana . Las arenas que contienen clorita - glauconita son típicamente de color verde, al igual que las arenas derivadas de lava basáltica con un alto contenido de olivino . Muchas arenas, especialmente las que se encuentran ampliamente en el sur de Europa , tienen impurezas de hierro dentro de los cristales de cuarzo de la arena, lo que les da un color amarillo intenso. Los depósitos de arena en algunas áreas contienen granates y otros minerales resistentes, incluidas algunas pequeñas piedras preciosas .

Fuentes

Las rocas se erosionan o desgastan durante un largo período de tiempo, principalmente por el agua y el viento, y sus sedimentos son transportados río abajo. Estos sedimentos continúan rompiéndose en pedazos más pequeños hasta que se convierten en granos finos de arena. El tipo de roca de la que se originó el sedimento y la intensidad del entorno dan lugar a diferentes composiciones de arena. La roca más común para formar arena es el granito , donde los minerales de feldespato se disuelven más rápido que el cuarzo , lo que hace que la roca se rompa en pedazos pequeños. En entornos de alta energía, las rocas se rompen mucho más rápido que en entornos más tranquilos. En las rocas de granito, esto da como resultado más minerales de feldespato en la arena porque no tienen tanto tiempo para disolverse. El término para la arena formada por meteorización es "epiclástica". [9]

La arena de los ríos se recoge del propio río o de su llanura de inundación y representa la mayor parte de la arena utilizada en la industria de la construcción. Debido a esto, muchos ríos pequeños se han agotado, lo que causa preocupación ambiental y pérdidas económicas a las tierras adyacentes. La tasa de extracción de arena en esas áreas supera con creces la tasa de reposición de la arena, lo que la convierte en un recurso no renovable. [10]

Las dunas de arena son consecuencia de las condiciones secas o de la deposición del viento. El desierto del Sahara es muy seco debido a su ubicación geográfica y proximidad al ecuador . Es conocido por sus vastas dunas de arena, que existen principalmente debido a la falta de vegetación y agua. Con el tiempo, el viento arrastra partículas finas, como arcilla y materia orgánica muerta, dejando solo arena y rocas más grandes. Solo el 15% del Sahara son dunas de arena, mientras que el 70% es roca desnuda. [11] El viento es responsable de crear estos diferentes entornos y dar forma a la arena para que sea redonda y suave. Estas propiedades hacen que la arena del desierto sea inutilizable para la construcción. [12]

La arena de playa también se forma por erosión. A lo largo de miles de años, las rocas cercanas a la costa se erosionan debido al movimiento constante de las olas y los sedimentos se acumulan. La meteorización y la deposición fluvial también aceleran el proceso de creación de una playa, junto con la interacción de los animales marinos con las rocas, por ejemplo, comiéndose las algas que hay en ellas. Una vez que hay una cantidad suficiente de arena, la playa actúa como una barrera para evitar que la tierra se erosione aún más. Esta arena es ideal para la construcción, ya que es angular y de varios tamaños. [13]

La arena marina (o arena oceánica) proviene de sedimentos transportados al océano y de la erosión de las rocas oceánicas. El espesor de la capa de arena varía, sin embargo es común tener más arena cerca de la tierra; este tipo de arena es ideal para la construcción y es un producto muy valioso. Europa es el principal minero de arena marina, lo que daña enormemente los ecosistemas y la pesca local. [10]

Estudiar

Micrografía electrónica de barrido que muestra granos de arena.
Granos de arena picados del desierto occidental de Egipto. La picadura es consecuencia del transporte eólico.

El estudio de los granos individuales puede revelar mucha información histórica sobre el origen y el tipo de transporte del grano. [14] La arena de cuarzo que se ha erosionado recientemente a partir de cristales de cuarzo de granito o gneis será angular. Se la llama grus en geología o arena afilada en el sector de la construcción, donde se prefiere para el hormigón, y en jardinería, donde se utiliza como enmienda del suelo para aflojar los suelos arcillosos. La arena que se transporta largas distancias por el agua o el viento será redondeada, con patrones de abrasión característicos en la superficie del grano. La arena del desierto suele ser redondeada.

Las personas que recogen arena como pasatiempo se conocen como arenófilos . Los organismos que prosperan en entornos arenosos son los psamófilos. [15]

Usos

Granos de arena de construcción de color amarillo. Microscopio Lumam P-8. Iluminación EPI. La fotografía de cada grano de arena es el resultado del apilamiento multifocal .

Recursos y preocupaciones medioambientales

Sólo algunas arenas son adecuadas para la industria de la construcción, por ejemplo para fabricar hormigón . Los granos de arena del desierto se redondean al ser arrastrados por el viento, por lo que no producen hormigón sólido, a diferencia de la arena rugosa del mar. Debido al crecimiento de la población y de las ciudades y la consiguiente actividad de construcción, existe una gran demanda de estos tipos especiales de arena, y las fuentes naturales se están agotando. En 2012, el director francés Denis Delestrac realizó un documental llamado " Sand Wars " sobre el impacto de la falta de arena de construcción. Muestra los efectos ecológicos y económicos del comercio legal e ilegal de arena de construcción. [18] [19] [20]

Para recuperar la arena se utiliza el método de dragado hidráulico, que consiste en extraer del agua los primeros metros de arena y llenar un barco con ella, que luego se transporta a tierra para su procesamiento. Toda la vida marina mezclada con la arena extraída muere y el ecosistema puede seguir sufriendo durante años después de que se termine la extracción. Esto no solo afecta a la vida marina, sino también a las industrias pesqueras locales debido a la pérdida de vidas y a las comunidades que viven cerca de la orilla del agua. Cuando se extrae arena del agua aumenta el riesgo de deslizamientos de tierra, lo que puede provocar la pérdida de tierras agrícolas y/o daños a las viviendas. [21]

Los múltiples usos de la arena requieren una importante industria de dragado , lo que genera preocupaciones ambientales por el agotamiento de los peces, los deslizamientos de tierra y las inundaciones. [22] Países como China, Indonesia, Malasia y Camboya prohíben las exportaciones de arena, citando estos problemas como un factor importante. [23] Se estima que el consumo anual de arena y grava es de 40 mil millones de toneladas y la arena es una industria global de 70 mil millones de dólares. [24] Con el aumento de su uso, se espera que más provenga del reciclaje y de alternativas a la arena. [25]

La demanda mundial de arena en 2017 fue de 9.550 millones de toneladas, en el marco de una industria que mueve 99.500 millones de dólares. [26] En abril de 2022, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) publicó un informe en el que se afirmaba que se utilizaban 50.000 millones de toneladas de arena y grava al año. El informe formulaba 10 recomendaciones, entre ellas la prohibición de la extracción en las playas, para evitar una crisis y avanzar hacia una economía circular para ambos recursos. [27] [28]

Peligros

Aunque la arena no suele ser tóxica, las actividades que la utilizan, como el pulido con chorro de arena, requieren precauciones. Las bolsas de arena de sílice que se utilizan para el pulido con chorro de arena ahora llevan etiquetas que advierten al usuario que debe usar protección respiratoria para evitar respirar el polvo fino de sílice resultante . Las hojas de datos de seguridad de la arena de sílice indican que "la inhalación excesiva de sílice cristalina es un problema grave para la salud". [29]

En áreas con alta presión de agua intersticial , la arena y el agua salada pueden formar arenas movedizas , que son hidrogeles coloidales que se comportan como un líquido. Las arenas movedizas crean una barrera considerable para que las criaturas atrapadas en ellas escapen, y a menudo mueren por exposición (no por inmersión).

A veces la gente cava agujeros en la arena de las playas con fines recreativos, pero si son demasiado profundos pueden provocar lesiones graves o la muerte en caso de derrumbe. [30]

Fabricar

La arena manufacturada (arena M) es arena obtenida de la roca mediante procesos artificiales, generalmente para fines de construcción en cemento u hormigón. Se diferencia de la arena de río por ser más angular y tiene propiedades algo diferentes. [31]

Estudios de caso

En Dubái , Emiratos Árabes Unidos , la arena necesaria para construir infraestructura y crear las islas de Dubái supera los suministros locales, por lo que se necesita arena de Australia . Las islas artificiales requirieron más de 835 millones de toneladas de arena, con un costo superior a los 26 mil millones de dólares estadounidenses. [32]

Véase también

Portal de Ciencias de la Tierra

Referencias

  1. ^ Siim Sepp. «Tipos de arena». sandatlas.org. Archivado desde el original el 13 de agosto de 2019. Consultado el 17 de febrero de 2020 .
  2. ^ Glosario de términos en la ciencia del suelo (PDF) . Ottawa: Agricultura Canadá. 1976. p. 35. ISBN 978-0662015338Archivado (PDF) del original el 14 de febrero de 2019 . Consultado el 11 de agosto de 2014 .
  3. ^ Constable, Harriet (3 de septiembre de 2017). «Cómo la demanda de arena está matando ríos». BBC News Magazine . Archivado desde el original el 3 de septiembre de 2017. Consultado el 9 de septiembre de 2017 .
  4. ^ Albarazi, Hannah. "Las pendientes resbaladizas de la escasez mundial de arena". Archivado desde el original el 29 de marzo de 2019. Consultado el 29 de marzo de 2019 .
  5. ^ Sistema Unificado de Clasificación de Suelos [ enlace muerto permanente ]
  6. ^ Pettijohn, FJ; Potter, PE; Siever, Raymond (1972). Arena y arenisca. Nueva York: Springer Verlag . pág. 1. ISBN. 9780387900711Archivado del original el 2 de julio de 2021 . Consultado el 9 de marzo de 2021 .
  7. ^ Urquhart, Leonard Church, "Manual de ingeniería civil" McGraw-Hill Book Company (1959) pág. 8-2
  8. ^ Las algas también desempeñan un papel en la formación de arena Archivado el 1 de julio de 2017 en Wayback Machine . Susanscott.net (1 de marzo de 2002). Consultado el 24 de noviembre de 2011.
  9. ^ Gilman, Larry (2014). Sand . Vol. 7 (5.ª ed.). La enciclopedia Gale de la ciencia. págs. 3823–3824.
  10. ^ ab Padmalal, Maya (2014). "Fuentes de arena y conservación". Minería de arena . Springer, Dordrecht. págs. 155-160. ISBN 978-94-017-9143-4.
  11. ^ "Sahara". Enciclopedia Columbia (sexta edición). Editorial de la Universidad de Columbia. 2000. ISBN 9780787650155.
  12. ^ "¿Cuál es la razón para no utilizar arena del mar y del desierto para la construcción?". The Hindu . 2 de agosto de 2015. ISSN  0971-751X. Archivado desde el original el 15 de diciembre de 2019. Consultado el 9 de abril de 2019 .
  13. ^ "¿Cómo se forma una playa?". WorldAtlas . 19 de diciembre de 2017. Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2019 . Consultado el 10 de abril de 2019 .
  14. ^ Krinsley, DH, Smalley, IJ 1972. Arena. Científico americano 60, 286–291
  15. ^ "Psammophile". Merriam-Webster.com . Archivado desde el original el 9 de julio de 2017. Consultado el 27 de enero de 2016 .
  16. ^ "Importar arena y vidrio puede ayudar a restaurar las playas". NPR.org . 17 de julio de 2007. Archivado desde el original el 2 de julio de 2021 . Consultado el 4 de abril de 2018 .
  17. ^ Yong, Syed E. Hasan, Benedetto De Vivo, Bernhard Grasemann, Kurt Stüwe, Jan Lastovicka, Syed M. Hasan, Chen (5 de diciembre de 2011). Geología ambiental e ingeniería - Volumen III. Publicaciones EOLSS. pág. 80. ISBN 978-1-84826-357-4Archivado del original el 2 de julio de 2021 . Consultado el 19 de octubre de 2019 .{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  18. ^ "SAND WARS" (Guerras de arena). www.sand-wars.com . Consultado el 23 de febrero de 2023 .
  19. ^ Simon Ings (26 de abril de 2014). «La historia del cambio climático recibe un tratamiento estelar». New Scientist : 28–9. Archivado desde el original el 4 de noviembre de 2014 . Consultado el 29 de mayo de 2019 .
  20. ^ ¿ Strände en Gefahr? Archivado el 24 de septiembre de 2015 en Wayback Machine Arte Future, última actualización el 23 de abril de 2014.
  21. ^ Kim, Tae Goun (14 de septiembre de 2007). "Los costos económicos para la pesca debido a la extracción de arena marina en Ongjin, Corea: conceptos, métodos y resultados ilustrativos". Ecological Economics . 65 (3): 498–507. doi :10.1016/j.ecolecon.2007.07.016.
  22. ^ Torres, Aurora; et al. (8 de septiembre de 2017). «El mundo se enfrenta a una crisis global de arena». The Conversation . Archivado desde el original el 9 de julio de 2018. Consultado el 9 de septiembre de 2017 .
  23. ^ "El efecto reloj de arena". The Economist . 8 de octubre de 2009. Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2018. Consultado el 14 de octubre de 2009 .
  24. ^ Beiser, Vince (26 de marzo de 2015). «La mortal guerra global por la arena». Wired . Archivado desde el original el 16 de abril de 2018. Consultado el 26 de marzo de 2015 .
  25. ^ Torres, Aurora; Simoni, Mark U.; Keiding, Jakob K.; Müller, Daniel B.; zu Ermgassen, Sophus OSE; Liu, Jianguo ; Jaeger, Jochen AG; Winter, Marten; Lambin, Eric F. (mayo de 2021). "Sostenibilidad del sistema global de arena en el Antropoceno". One Earth . 4 (5): 639–650. Código Bibliográfico :2021OEart...4..639T. doi : 10.1016/j.oneear.2021.04.011 .
  26. ^ Doyle, Alister (11 de febrero de 2019). «A medida que el hielo se derrite, Groenlandia podría convertirse en un gran exportador de arena: estudio». reuters.com . Archivado desde el original el 7 de agosto de 2020. Consultado el 12 de febrero de 2019 .
  27. ^ "El uso que hacemos de la arena nos pone 'contra la pared', dice el informe del PNUMA" (Comunicado de prensa). Ginebra: Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA). 26 de abril de 2022 . Consultado el 28 de abril de 2022 .
  28. ^ "El mundo está utilizando arena a un ritmo mayor del que puede reemplazarse". ABC News . Reuters . 28 de abril de 2022 . Consultado el 28 de abril de 2022 .
  29. ^ Ficha de datos de seguridad de la arena de sílice Archivado el 11 de marzo de 2006 en Wayback Machine . Simplot (13 de marzo de 2011). Recuperado el 24 de noviembre de 2011.
  30. ^ Ellement, John R.; Yan, Matt; Annear, Steve (18 de mayo de 2022). «Un hombre de Maine, de 18 años, murió en un derrumbe de arena en una playa de Nueva Jersey; su padre recuerda su personalidad 'extraña'». BostonGlobe.com . Consultado el 23 de febrero de 2023 .
  31. ^ Pilegis, M.; Gardner, D.; Lark, R. (2016). "Una investigación sobre el uso de arena fabricada como reemplazo del 100 % del agregado fino en el hormigón". Materiales . 9 (6): 440. Bibcode :2016Mate....9..440P. doi : 10.3390/ma9060440 . PMC 5456819 . PMID  28773560. 
  32. ^ Peduzzi, Pascal (abril de 2014). «La arena, más rara de lo que uno piensa». Environmental Development . 11 : 208–218. doi :10.1016/j.envdev.2014.04.001. Archivado desde el original el 29 de mayo de 2019. Consultado el 29 de mayo de 2019 .

Lectura adicional

Enlaces externos

Efectos secundarios de la extracción de arena