En håndbog om sand af Bent Nielsen

Transkript

1 Kap.1 Sandets oprindelse. Ordet sand er et gammelt engelsk ord og har været brugt uændret i mere end tusinde år. Det betyder et løst, naturligt usammenhængende mineral, som næsten altid er mineralsk oprindelse, lejret enten vand eller vind. Langt størstedelen verdens sand består mineralet silicium dioxid (SiO2) eller, for at bruge dets andet navn, kvarts. I dag begrænses navnet til at omhandle en bestemt størrelse sandkorn. Grovere materiale kaldes grus, og finere er silt. Man (Kuenen) gætter på at der ca. i hvert sekund i jordens liv, har været produceret ca. 1 million sandkorn. Meget det arbejde der er lavet om kvarts korn er udført Blatt (1967) som gætter på at der er 480 millioner km2 sand i verden. Mange verdens store øer består ca. 12 til 14% sand. Det første spørgsmål man stiller sig er, hvad er sand? I denne bog defineres sand som en naturlig samling partikler med en diameter mellem 0,05mm og 4 mm. Denne øvre grænse bruges normalt ikke professionelle sediment geologer. Deres øvre grænse er 2 mm. Grunden for at sætte en højere grænse er at meget det sand beskrevet i denne bog er i Northhamptonshire Naturel History samling. Nogle de grovere prøver kommer fra andre steder i verden. Hvis man skulle overholde grænsen på 2mm ville det betyde at man ikke kunne bruge eb del disse prøver. Så 4mm er kun for denne samlings skyld. Ordet oprindelse kommer fra det franske ord provenir. Det betyder at finde tilbage til sandet oprindelsessted. Men at finde sandets oprindelsessted er et vanskeligt problem. Ofte er det umuligt at sige om et sandkorn kommer fra en granit eller en gneis. Et lejrings område får måske materiale fra flere steder, og dermed fra forskellige typer klippe. Kun hvis der ligger større klippestykker i sandet kan det måske give et fingerpeg. Man skal så huske at se efter at det ikke er et lokalt klippestykke. Meteoritter er en meget lille sandleverandør. Jordens atmosfære rammes dagligt omkring millioner meteoritter hver dag. Næsten alle er meget små og brænder op på turen gennem atmos-færen. Langt det meste det der når jorden falder som støv. Ca ton om året. Det sker dog at lidt større meteoritter når jorden. Er de rigtig store vil nedslaget producere det høje tryk og den varme der skal til for at danne den type kvarts som kaldes tridymit og cristobalit. Disse dannes også sammen med sanidin i vulkanske områder. Men kan dog godt bruges som bevismateriale for et nedslag. Sand kan klassificeres i henhold til hvor det lejres. Marint sand findes i havet, ved stranden. Normal godt sorteret. Det vil sige at korn samme størrelse ligger sammen. Hjørnerne er godt rundet og overfladen er glat. Sø sand kan være lejret floder og er som regel meget ungt sand. Det betyder at det er sand i sin første erosionsfase. Det sand kaldes fluviatile. (gennemstrømningsand) Indeholder ofte blødere mineraler, samtidigt er det ikke bearbejdet så meget, så der vil være korn forskellig størrelse ikke særligt meget rundet. Der findes dog floder og søer med velsorteret og rundet sandkorn. Disse kaldes Lacusstrine. (indsøsand)

2 Æolsk sand eller vindblæst sand, findes for meste i ørkenklitter. Det er velsorteret og har en matteret overflade. Synger i vinden som lyden fra en æols harpe. Ørken sand som ikke er æolsk er selvfølgelig det der er mest. Gletscher sand kommer fra aktiviteten gletschere og isflager. Det er friskt og skarpkantet sand. Især hvis det er lejret direkte fra isen. Er det flyttet lidt med smeltevandet kaldes det Fluvio-glacial (smeltevandssand). I det nordligste nord og det sydligste syd kan isen producre enorme mængder klippestykker. Simpelthen ved at vand siver ind i sprækker i klippeoverfladen, som herefter fryser og udvider sig, og sprænger klippen. Man har beregnet at vand der fryser trykker med en krt 145 kg pr cm2. Klippestykkerne falder ned hvor vand frost og andet vejrlig kan forsætte processen til sandkorn. Gletschere er floder is der flyder ned bjergsiderne og fører store mængder klipper med sig. Materiale der er sprunget fri klippesiden frosten. Enten fordi det falder ned ovenpå isen eller fryser fast i bunden den. Fastfrosne klippestykker hjælper til med at raspe mere materiale klippesiden. Næsten som en kæmpefil. Når gletscheren når ned til varmere område og begynder at smete, så lejret alt det opsamlede materiale i en stor pærevælling klippestykker, grus sand, ler o.s.v.. Dette dårligt sorterede materiale kaldes rullestensler eller till. Herefter sortere smeltevandet materialet. Det finere lette materiale føres hurtigt ud til en større flod. Måske helt ud til havet. Meget sand og grus kommer samme vej, men kan dog sættes undervejs. Denne lejring sand og grus kaldes udvasknings lejring. Ved yderligere fremrykning gletscheren kan dette sand overlejres nyt till. Mange steder finder man denne type fra sidste istid. Materiale fra gletschere er som regel friskt og dermed skarpkantet og p.g.a.isen er det ikke påvirket kemisk vejrlig. Når man rejser rundt i landet er der mange stenbrud der er et besøg værd. Her kan man bestemme om det er marint, smeltevands eller æolsk sand der er tale om. Grønsandet i øst England er marint, de bløde sandsten omkring Bridgnorth i vest England er fossilt ørkenklisand. Mange steder ser man smeltevandsand i mindre områder, hvor det udnyttes til grusgravning. Bl.a. i Tarup Davinde og flere steder på vestfyn.

3 Blandt alle disse sandkategorier er der andet sand som ikke direkte passer ind i nogen de her beskrevne, men som er en blanding dem alle. Den generelle opfattelse er sand er den som når man ser en dejlig sandstrand, at det er godt sted at solbade eller bade fra, og farven er nærmest lysegul/beige til næsten hvid. Men ikke desto mindre findes næsten alle farvevarianter. De forskellige sandkornstørrelse har forskellige navne. Således kaldes det groveste gruset for Rudaceous. sandlejringen, det vi arbejder med, kaldes Arenaceous, fra det latinske ord arene som betyder sand. Det finere materiale kaldes silt og dernæst ler. De kaldes Argillaceous. Der findes andre benævnelser, men dem vil vi komme nærmere ind på her i den danske udgave. Den næste ting man skal overveje er: hvad er sand lavet? Sand kan være mange forskellige materialer, men består for det meste eroderede og nedslidte gamle bjerge. Der findes også sand fra organisk materiale, som f.eks. koraller, skaller og små skeletdele fra foraminiferer og radiolarer. Noget sand er opstået ved kemisk bundfældning. Dette sker hvis der i flodvandet er opløste kemikalier. Når de går i forbindelse med saltvandet, reagerer det med et bundfald til følge. Alle disse processer har foregået i millioner år og foregår den dag i dag. En anden sand source er lava som sendes ud over jorden ved vulkanudbrud. En almindelig lava er den sorte sten som hedder basalt, som i smeltet tilstand er meget flydende. Et de bedste eksemp-ler er Giants Causeway i Irland. Store basaltsøjler størknet i den sekskantede krystalform. Det ses også ved Svartifoss på Island og på Isle of Skye. Forskellige steder i verden er der stadig steder med flere hundrede meter tykke lag basalt der nedbrydes til sand enten ved havvandets hjælp eller vejrliget. Når alt kommer til alt er sand et restprodukt. Et naturens faldsprodukter som er efterlades når naturen bearbejder klipper. Jord eller muldjord er et andet vigtigt restprodukt som under bestemte forhold dannes ved erosionen.

4 Kap. 2 Processerne ved sand dannelse. Sand korn fremkommer ved fem naturlige processer. De første to er ved kemisk og fysisk vejrlig, som forårsager at klipper smuldre. Det vil sige nedbrydes til mindre stykker på stedet. Erosion ved kemisk vejrlig er mest aktivt i tropiske områder, hvor bakterier spiller en stor rolle i denne proces. Ved polar områderne er det derimod er det derimod den fysiske proces der hovedprocessen og den kemiske meget lille betydning. Disse processer foregår også i dag. F.eks. de Brasilianske lerskifre smuldre ned til en dybde 118 meter. Den tredje proces er vulkansk aktivitet. En aktiv vulkan kan frigive uanede mængder materiale i sandkornstørrelse og andre størrelser til hav og land. Udbrudet på Mount St. Helens er et eksempel i vor tid på sådan hændelse. Asken fra dette udbrud dækkede store dele USA, og noget det fineste materiale, i den øverste atmosfære, rejse rundt om jorden i lang tid, før end det faldt ned. Ved vulkanudbrud i havet er det bølgerne der sørger for sortering og hvor materialet skal falde til bunden. Den fjerde er kemisk erosion, som kan foregå hvis der er opløste kemikalier i flodvand. Når disse kommer i forbindelse med havvand sker ser en reaktion som resultere i bundfald. Ordet ægthed bruges om de mineraler man finder på det hvor de er dannet, og som ikke er tilført fra andet sted. Til sidst den femte proces til dannelse sandkorn. Her tales der om pille eller kugle dannelse i sandkornstørrelse. Kuglerne er dannet enten organismer, vind eller vand. F.eks. lerklitterne i Texas. På land blæses partikler sted med vinden og trilles til kugler. Taler man om hybrid sand, er det korn formet ved hjælp flere disse processer til sammen. Havets påvirkning er enorm, især det man kalder en høj energi kyst. Det er når bølgerne er så krtfulde, at de virker som en murbrækker, på kystklipperne. Særligt er vestvendte kyster udsatte for sådan voldsom behandling. Det har stået på i millioner år, og noget er nu kittet sammen igen til sandsten. Disse nydannede klipper bliver igen påvirket vejrliget og nedbrydes til nyt sand. Klipper som består rene kvartskorn, kan danne meget hårde klipper, når sandkornede er kittet sammen kvarts. En sådan klippe kaldes en kvartsit. Bjerget Holyhead i Anglesey er eksempel på dette. På denne måde har meget sand gennemlevet mange cykler i jordens historie. Så et sandkorn kan have en lang og meget kompliceret historie, som løber over mange millioner år. Når visse kvartsitter nedbrydes vejrliget, bliver de korn som ligner stødt melis. Denne type sandkorn kaldes sakkarinlignende korn (saccharoidal). Man behøver blot at se på de Torridoniske Sandsten i Nord Skotland. Det er sandsten fra prækambrium ca. 580 millioner år gamle. Sandkornene der eroderes ud her starter på en ny livscyklus. Mange dem vil igen danne nye sandsten et andet sted, og ligge stille i lang tid. Glem ikke at de måske havde en lang og besværlig historie før de dannede de Torridoniske sandsten. Sandet som produceres fra en klippe består måske både stykker med mange mineraler i og nogle hvor der kun er et mineral. Stykker begge typer påvirkes enten fysisk eller kemisk erosion på den lange vej. Således at de blødere mineraler forsvinder helt under transporten. Derfor ses det ofte at i noget det fine sand er koncentrationen zirkon (ZrSiO4) højere end i

5 det tilsvarende grovere fra samme sted. Zirkon er et hårdt stabilt mineral, og derfor i stand til at modstå vejrlig og lang transport. Nogle zirkonsandkorn beregnes til at være mindst 4 milliarder år gamle. Det betyder at sandet er forskelligt fra oprindelsesklippens indhold mineraler. Sorteringen påvirker også koncentrationen mineraler. Dermed bliver det meget vanskeligt at bevise ægthed. Højest sandsynligt er det lettest at finde tilbage til vulkansk oprindelse. Det skal huskes at sedimentære lejringer dækker omkring 75% jordens overflade, men udgør kun ca. 5% den samlede masse. Det udgør et tyndt lag ovenpå mange vulkanske klipper. Havet har en anden påvirkning: så snart sandkornene er produceret bliver de rundede havet bølger, der ruller dem frem og tilbage på kysten såvel som bevægelser på havbunden. På den måde kan sandkorn langt omkring og lejres på en strand eller sandrevle langt væk. På stranden eller ude i havet, bliver fortsat bearbejdet vandets bevægelser, så det rundes mere og mere, men bliver samtidigt også mindre og mindre i størrelse. Hvis der på samme sted findes både meget rundede og noget mere skarpkantet, betyder det at der konstant tilføres nyt materiale fra nedfaldende klipper eller hurtig løbende floder. På nogle strande på New Zealands kyster ses denne blanding meget rundede korn og noget der næsten er helt skarpkantet. Havets bevægelse påvirker også andre typer korn som f.eks. de der er produceret organismer. Stykker koral brækkes havet slides og rundes og poleres til sandkorn, det såkaldte koralsand i troperne. I nogle områder er skaller og skaldele i så store mængder at en strand kan dækkes helt skalsand. Dette ses bl.a. i den Persiske golf. I havet omkring Bahamas er der et område med varmt lavvandet vand, kendt som Bahama Bankerne. Her formes i dag korn calcium carbonat (CaCO3) Meget sand i form calcium carbonat kaldes aragonit. Det menes at bakteriers påvirkning får aragonitten til at bundfælde så der kan dannes små runde kugler som delvis er små ekskrementer fra de små bitte skabninger der lever her.

6 Kapitel 3 Mineraler i sandet Det mest almindelige mineral som findes i sand er kvarts. En krystallinsk form for silicium dioxid eller også kaldet silicium. Det kommer fra nedbrydningen vulkanske, sedimentære eller metamorfe sten. Nedbrydningen siliciumrige sten som granit resultere i kvarts og andre mineraler som f.eks. feldspat og glimmer. Sidstnævnte er meget blødt og ulig de første to, klarer det ikke transport særligt godt. Restproduktet fra erosionen granit kaldes kaolin? ( eng. Grus) Meget sand opstår ved nedbrydningen sandsten, og det er ved denne proces at sandkorn bruges igen og igen i lange tidsperioder. Vulkanske sten som f.eks. granit formes også let under overfladen. De er blevet udsat for vejrlig og erosion, som har fjernet det øverste beskyttende lag. Granitter fra Devon og Cornwall er i denne kategori. En anden sand source er mineralet calcedon eller agat, som udgør det meste jaspis. Det er en mikrokrystallinsk form for silicium dioxid. Det er at sammenligne med flint men går lettere i stykker. Optræder ofte sammen med kalksten og er som oftest det eneste der er tilbage når kalk-s tenen er eroderet bort. Kvartskorn kommer også fra metamorfe sten. D.v.s. sten der er omdannet varme og tryk og fremstår nu i en anden form end den oprindelige, uden at være helt smeltet op. Kvartskorn, der lige er blevet frigjort vejrliget fra sin granitsource, har en meget irregulær form, bestemt de omgivende mineralers form. De har fra begyndelsen bittesmå revner, som at de forholdsvis let revner til mindre stykker npr de udsættes for nedbrydningens kræfter. Kvarts, som sidder i årer, har kølet langsommere ned or har ikke været udsat for så meget tryk som kvartsen i granit. Det betyder så også at den slags kvartskrystaller ikke er fyldt med små revner. Plads betyder også at krystallerne kan vokse sig større og mere naturlige. Nogle små andre store. F.eks. findes der en kvartskrystal i Brasilien, der vejer fim ton. Disse krystaller er mindre tilbøjelige til at gå i stykker end kvarts i granit. Kvarts findes i flere varianter end noget andet mineral. Kvarts i sand kan være enkeltkrystal (monokrystal) eller flerkrystal (polykrystal) som betyder at det består to eller flere krystaller. Der er to typer kvarts: a = alfa eller lav temperatur kvarts som er stabilt op til smeltepunkt 573 gr.c. Kendes som almindeligt kvarts. b = beta eller høj temperatur kvarts er stabilt op til smeltepunkt 870 gr.c. F.eks. tridymit. Ekstrem høj temperatur som christobalit smelter ved 1470 grader og Kiselglas smelter ved 1715 grader. Ses som forstenede lyn (fulgurit) i kvartssand. Specielt i ørkener og klitter. Som indeslutninger i moldaviter. Foruden kvarts består granit feldspat og glimmer. Feldspat er ikke så hårdt som kvarts, men ca. hårdhed 6, og som regel ikke gennemsigtig og cremet i en pink eller hvid farve. Hvorimod kvarts er transparent eller mælket og gennemsigtig. Feldspat har også en svaghed, som betyder at det kan spaltes i flager. På grund atomstrukturen. En anden svaghed opstår ved tryk. Fænomenet ses ved skiffer som spalter i flager. Kvarts har ikke denne svaghed, derfor bliver kornene bare mindre og mindre og mere og mere rundet. Når granit eroderes vil de tilbageblevne korn samles til en form for sand med høj koncentration feldspat. Kaldes feldspatsand, og hvis det hærdner op, er det en arkose. Feldspat nedbrydes hurtigere end kvarts,

7 så sand med meget feldspat er ikke modent sand. Overflod nye vel rundede feldspatkorn, tyder på at nedbrydningen er sket fysisk vejrlig og under forholdsvis tørre tilstande. Varme og fugt ville nedbryde feldspatten hurtigere. Der er tre hovedtyper feldspat baseret på mineralerne kalium, natrium og kalk, som giver dem forskellige karakteristika. Rimsaite (1967) har delt feldspatten op i ni klasser. Der er forskel på feldspat fra vulkanske sten som plutoniter, (graniter der er størknet i dybet) og plutoniter der er størknet lige under overfladen og vulkaniter der er størknet over jordens overflade. Feldspat findes normalt ikke i marint sand. Det findes derimod i flodsand som har vulkansk materiale som oprindelse. Feldspat kan normalt ikke klare havets voldsomme påvirkninger. Der findes dog arkoser i golfen ved Californien. Den tredje bestanddel i granit, er som nævnt tidligere, glimmer, som er det blødeste de tre mineraler i granit. Det har en hårdhed på Mohs skala på 2,5, så det overlever ikke transport så godt som de andre to. Glimmer fra granit indeholder varianterne muskovit, som er et kalium/aluminium silikat og det mindre stabile biotit. Der findes også andre knap så udbredte varianter glimmer. Muskovit er kemisk temmelig stabilt og nedbrydes ikke så let. Det ses som flager der ikke kan rundes, og det glimter i lyset. Hvis sand indeholder meget glimmer kaldes det glimmersand. Fordi glimmer falder langsommere til ro end kvarts, danner det ofte lag i en sandsten. Når en glimmersandsten flækkes sker næsten altid i glimmerlaget. Når der er glimmer tilstede slører det at det stammer fra vulkanske eller metamorfe sten eller en glimmersandsten. Der findes en ø nord for Australien, hvor standsandet udelukkende består glimmer. Læseren ved måske at der i England er lejringer med grønsand fra kridttiden. Findes på lokaliteter i Bedfordshire, Norfolk og det sydøslige England. Nærmere undersøgelse dette sand slører at det i mange tilfælde er mere brunfarvet og ikke grønt som navnet antyder. Imidlertid har frisk sand en grønlig farve på grund glaukonitten, som er marint oprindelse og lejret i havet på forholdsvist lavt vand. Det er kun fundet lidt fra prækambrium. Når glaukonit udsættes for luftens ilt går jern-, og ilt oxider i forbindelse og danner den brune farve. I nogle de mere tørre dele jorden, er der indtørrede lejringer salt. Det er udvundet havvand når det trækker sig tilbage. Noget sand forekommer i sandkornstørrelse. Et fint eksempel er de store lejringer gips i Mexico, hvor gipskrystaller blæses sted med vinden og danner store klitter. Det samme ser man omkring Salt Lake i Utah. Det er gips som kommer op til overfladen i ørkenen båret op vandets kapillarvirkning og som ved inddampning former ørkenroser. I Death Valley i Californien er det borax der på same måde dannes og udnyttes kommercielt. Et usædvanligt materiale der har formet sandkorn, er fundet på Kreta på nogle strande. En undersøgelse viste at det var arkæologiske rester potteskår og byggematerialer der blev blev skyllet rund på stranden. Faktisk har man et nyt begreb, nemlig: arkæologisk sand. Et andet materiale, som fejlagtigt kaldes koral sand, er fundet øen Skye og det sydøstlige Irland. Det er et kalkagtigt materiale som dannes algen Lithothammion Calciferum, og lejres på stranden. Er til stor interesse for turister. Findes også andre steder i verden, men er her for store partikler til kaldes sandkorn.

8 Den tidligere nævnte vulkanaktivitet, handlede kun om basalt som sandsource. Selv om det er det mest almindelige så findes der også små mængder andre mineraler. Et velkendt mineral er pimpsten, som kan flyde på vandet. Et andet velkendt mineral er obsidian, som findes ved mange vulkaner som f.eks. på Island. Det er omdannet vulkansk glas. Noget kan flyde på vandet andet kan ikke. Foruden basalt er der andre typer lava f.eks. en mere andesitisk lava som når den smelter ikke flyder så let eller frit som basalt. Stadigvæk når vi taler om vulkaner, må vi ikke glemme den store mængde fine sten det blæses op i havet og som bearbejdes havet så det former vulkansk sand. Noget dette materiale er som naturligt glas og kaldes lechatalierite. Det fine støv fra vulkaner kan bundfælde i havet og danne den hårde klippe som kaldes tuff. Meget dette er så hårdt at det blev brugt stenalder menneskene til redskaber. Kan dog nedbrydes til sand vejrliget. Et andet mineral som og til danner sand er dolomit eller calcium magnesium karbonat. Det stammer fra erosionen dolomit klipper. Dolomitsand nævnes W.H.Twenhofel i 1932, findes på Mingan øerne i St. Lawrence golfen nord for Anticosti øen. Det findes også i nordøst England hvor de magnesiske kalksten former kysten. I Paris bassinet er dolomit sandet resterne fra vejreroderede kalksten. Selv sne kan sommetider danne små krystaller der vinden kan blæses sammen til klitter. På samme måde som i ørkenen. Der er nogle få mere eksotiske materialer der kan sandkorn. I Utah i USA er der en lejring oolither, som er småbitte kugler calcium karbonat som er dannet i lavt vand og som ved vindens hjælp er blæst sammen til små klitter. På Bahamas banker er sand frigjort fra mudderet en strøm der flyder med 1 til knob, og som skyller hen over bankerne og vasker de fine sedimenter væk. Mudderet som danner kornene, er små, bløde og runde. Sommetider klistret sammen til små klumper muddersand. Virkning det lave varme vand der vasker frem og tilbage, producere store mængder de små konkretioner der kaldes ooliher. Gennemskærer man dem vil man i nogle tilfælde ses vokseringe medens man ved andre bare vil se lige linier. Disse små korn som er i en størrelse mm formes ikke alene i havet, men også i saltvands søer. Man ser det også ske i Røde Havet ved Suez og ved Floridas kyst. Høj koncentration salt og varmt er de ingredienser der skal til. Oolither lejret ved ebbe, blæses op på stranden til små klitter. De er blevet dannet gennem alle tider, men især i Jura tiden blev der ligefrem lejret oolithiske kalksten. Disse bruges nu til bl.a. bygningsbeklædning. En anden mærkelig substans som er kendt for at danne klitter er saltvandsrejen Artemia gracilis. Som sommetider findes i så stort et antal, at vinden har blæst dem op til små klitter. I Casson ørkenen i Nevada er der små klitter dannet krebsen Cypris. En form for ferskvandsflue. I Dog s Bay i Irland har skaller protozea formet lejringer. Meget sand består skaller eller skaldele fra muslinger og snegle. Strande kun dette materiale ses i Den Persiske Golf, på Bermuda og Fiji øerne. Noget det mest interessante biologiske sand kommer fra Fiji øerne. Dette sand indeholder koral, skaller, skaldele, radiolaria og foraminifere såvel som pigge fra søpindsvin. Dette kan også forekomme i små mængder i andet sand. Der er ofte i lyserødt skær over koralsand, som skyldes friske koralstykker som endnu ikke er bleget hvide solen og havet.

9 Koral sand består Calcium karbonat, som i første omgang er blevet udvundet havvandet Koralpolypper. Mange strande i UK består store mængder skaldele, ofte separeret fra sandet havets bølger og danner lejring lysere farve. Umådelige store områder havet er dækket mudder eller bundfald, som deles i to typer. For det første er det det foraminifere bundfald, som er en biologisk lejring. Selvom det ikke direkte er sand, så er det dog delvis i sandkornstørrelse og et usammenhængende naturligt materiale. Undersøgelsen foraminiferer viser de består calcit. Når dyret dør, begynder det langsomt at synke mod bunden, men når ikke altid ned til bunden før end det er blevet opløst i vandet det høje tryk på det dybe ocean. Den type der dækker det meste foraminiferesandet på Bahamas, kaldes Peneroplis scrotus. Meget marint sand indeholder lidt foraminiferer. Andre store områder er dækket de små dyr der hedder radiolarer. Deres skal består silicium og opløses derfor ikke så let som foraminiferer. Ses deres skal under mikroskop får man et flot syn. I koldere havområder er det andre små organismer, som kaldes diatomerer, der er fremherskende. De har også et siliciumskelet, men de er for små til at kunne kaldes sand. De har dog i geologisk historie dannet store lejringer som udnyttes kommercielt på mange måder. Kalk er et andet materiale som normalt ikke sammenlignes med produktionen sand. Men i Canada har man fundet kalkstenssand på øen Anticosti i St. Lawrence golfen, på øen Gotland, Estlands strande, og på Yucatan Pininsula. Fra det foregående kan det ses at det materiale det betragtes i sandkornstørrelse, varierer meget og kommer fra meget forskellig oprindelse.

10 Kap. 4 Tunge mineraler i sand En de allerførste undersøgelser tunge mineraler i sand, blev gjort Allen Dick i 1887, og som arbejdede på the Bagshot Sand lejret i Hampstead Heath. Foruden det sædvanlige kvarts der udgør størstedelen sandet, er der mange andre mineraler i forskellig mængde. Det meste sand indeholder omkring 1-2% tunge mineraler, men noget sand består næsten udelukkende mineraler som ilmenit, magnetit, monazit, zirkon og olivin. Tunge mineraler i sand findes næsten over hele verden, og ofte i en mængde så det kan betale sig at udvinde det kommercielt. Nogle tungmineraler er authigenic, d.v.s. de er dannet under eller lige efter lejringen. I modsætning hertil er der dem der er allothigenic. De er dannet andet steds og derefter transporteret til lejringsstedet. Nogle de introducerede mineraler rekrystalliserer efter lejringen og ændres derfor til at være authigenic. Nogle de tunge mineraler i sandet er karakteristiske for visse vulkanske og metamorfe bjergarter. De er ofte modstandsdygtige mineraler der har overlevet hvor mindre modstandsdygtige er blevet nedbrudt vejrliget. Det ses f.eks. ved granat (findes bl.a. i glimmerskiffer), turmalin og topas ( ses i granit). Imidlertid har tunge mineraler været gennem cyklussen flere gange, så de kommer måske ikke direkte fra disse bjergarter. Tunge mineraler er ikke altid ligeligt fordelt i sandet. Måske ændre sourcen sig medens sandet lejres. Ændringer under transporten eliminerer måske nogen de mindre modstandsdygtige mineraler. Et eksempel på en sådan variation ses i sandstenene fra Jura tiden. Her ses forskellig koncentration mineraler i Yorkshire og the Midlands. Det betyder at der måske har været en variation i sourcen til dette sand da det blev lejret tværs over landet. I den centrale del England indeholder sandet fra mellem Jura mineraler som grant, klorit, kyanit, glaukophan, staurolit, choritoid og topas. Disse mineraler kommer oprindelig fra metamorfe bjergarter og er sat med floder. I Yorkshire sandet fra mellem Jura mineraler rutil, anatas og ilminit som er titan mineraler, så vel som slidte korn zirkon og turmalin. Muligvis eroderes fra ældre lejringer. I vulkanske bjergarter som granit er der ofte en lille mængde, sædvanligvis mindre end 1%, andre mineeraler. Nogle disse er ikke gennemsigtige, andre er. Alle er dog tunge mineraler. Sommetider bruges udtrykket accessory mineraler. Således kaldet fordi de er tungere end bromoform. En væske som har flydeevne på 2,85 ved 20 grader C. Det vil sige at mørke mineraler kan separeres fra de lettere som f.eks. kvarts og feldspat fordi de flyder overpå. De tunge mineraler kan også skylles fra på samme måde som guldgraverne gjorde. Denne metode bruges sommetider geologer når de ude i felten vil sortere tunge mineraler fra de lette. Tunge mineraler bruges som indicator i sand for oprindelsesbjergarten. F.eks. er de tunge mineraler,i det sand der kommer fra erosionen granitter fra Cornwall, for det meste turmalin. I Skotsk granit er det rutil der er det mest almindelige tunge mineral. Mange andre tunge mineraler findes også i små mængder i granitterne, og hjælper med til gøre sourcen.

11 To meget udbredte tunge mineraler er turmalin og zirkon. Sammen med rutil er de nogle meget kemisk stabile mineraler og er ofte de eneste overlevende mineraler. Der er mange type tunge mineraler. Nogen kemisk stabile, andre moderate til ustabile (se tabel 5) Dem der ikke er så stabile overlever ikke gentagne cykler. Når man ser på disse tunge mineraler kan der opstå andre problemer. Hvorfor mangler en bestemt type? Hvis nogle typer mangler, så hvorfor det? Var de der i første omgang ogik så tabt, eller var de aldrig tilstede i lejringen? Ligegyldig hvad, så er de tunge mineralers tilstedeværelse i sandet, stadigvæk den bedste vejviser til sandet oprindelsessted. Krynin har delt turmalinen op i ca. 12 undergupper og man mener at der eksistere et større antal forskellige zirkoner. Hvor forskellighederne er farve, form, indeslutninger og mange andre kendetegn. Endskønt forskellighederne ofte giver en ide om oprindelses stedet, så viser det sig at sandkorn samme type kommer fra forskellige steder. Dette besværliggør problemet med oprindelsessted. Formentligt er de mest almindelige, men ikke nødvendigvis de mest udbredte mineraler magnetit. og ilmenit. Forskellen er at magnetit er, som navnet antyder, magnetisk. Det er ilmenit ikke. Det er langsomt opløseligt i koncentreret saltsyre. Mange steder i verden er disse to mineraler lejret i store koncentrationer og udnyttes kommercielt. Mineralet zirkon (navnet er meget gammelt og kommer fra persisk) er koncentreret på strande, specielt i Indien. Det eroderes både fra vulkanske og metamorfe bjergarter, og findes over hele verden. I Brasilien er der et andet sand, som hovedsagligt består mineralet monazit, består cerium, lanthanum, yttrium og thorium. Monazite findes over hele verden, men kun i små mængder. Det findes i granitter og gneisser og er let radioaktivt. På Sri Lanka er der sand som indeholder mineralet thoriamit- Thorium dioxid bruges kommercielt til gasflasker og i atomreaktorer. Ligger man på sand denne type får man en lille dosis radioektivitet. Krynine foresalog i 1942 at en sandsten indeholder ca. 30% genbrugsmateriale, 25% nyt materiale vulkansk oprindelse o 45% metamorfe bjergarter. Kvartstypen er ofte en ledetråd til oprindelsesbjergarten. Metamorf kvarts har mineralindeslutninger, på grund indre spændinger og som sløres under et polarisationsmikroskop. Vulkansk kvarts har ingen spændinger og kun få indeslyninger. Man kan dog finde væske eller gasfyldte bobler i vulkansk kvarts. På samme måde er krystallerne mere ligesidet fordi de ikke er blevet presset som kvartsen i den metamorfe proces. Dr. W. Mackie giver denne liste på fire kvartsklasser, baseret på indeslutninger: N - ingen visuelle indesltninger. R regulære indeslutninger. F.eks. glimmer, rutil, zircon, apatit og sorte jernslirer. I irregulærer indesltninger. F.eks. væske og gas bobler. A acicular indeslutninger, fine mørke linier eller nåle (f.eks. rutil og visse farveløse mineraler som f.eks. sillimanit) N og R kvarts kommer normalt fra skifrede bjergarter og metamorfe gneisser, I og A kvarts kommer fra granit, kvarts dioriter og kvarts årer.

12 Normalt indeholder sand små mængder tunge mineraler. Når så sandet er adskilt i de forskellige dele, kommer problemet med at identificere mineralerne. Hvis man ikke selv er uddannet til til er det bedre at spørge en professionel til råds for at få en sikker bestemmelse.. Det kan dog hjælpe hvis man har et stereolup på ca ganges forstørrelse. Tunge og lette mineraler skilles lettest i en tung væske som f.eks. bromoform. Der findes også andre, men de er meget giftige og kan ikke anbefales til amatører, selv man kan få fat i dem. Bromoform er hudgennemtrængende og skal bruges i et stinkskab. Stænk på huden skal vaskes væk med Methyl alkohol med det samme. Bromoform er også farligt at bruge og ikke anbefales til amatørbrug. Indeks mineraler kan være en hjælp til at bestemme hvilke mineraler der er sandsynlige i en prøve. De er sædvanligvis sammen med et bestemt sæt mineraler. Så ligeså snart man har identificeret et indeks mineral, er det nøglen til resten mineralerne. F.x. hvis har bestemt casseterit, så vil man normalt også kunne finde: turmalin, topas, apatit, muscovit, fluorit og hypersthen. Der er også andre indicator mineraler som olivin, epidot og corund, (se Milner 1962) Idet man koncentrerer sig om tunge mineraler, må man ikke glemme de lettere. Disse kan i nogle tilfælde være ligeså vigtige. Disse er kvarts, feldspat, calcit, gips, glauconit, flint, jaspis, agat og muscovit.

13 Kap. 5 Produktionen sand korn. Ud fra alle beskrivelser kan vi slutte hvordan de enkelte sandkorn er produceret, når produceret og transporteret. Gennem prækambrium blev kornene produceret på mange de samme metoder som vi ser i dag. Planteliv fandtes ikke, men bakterier må have spillet en vigtig rolle i eroderingen bjergarter. Gennem disse tidlige tider, har der været perioder med vulkansk aktivitet og landbevægelser, godt hjulpet havet og floderne, har kunnet fremstille sand. Gennem denne tid har der været kemiske metoder til erodering som oxidering sulfider til fremstilling svovlsyre og oxidering jern. Der var hydreringen mineraler som indeholdt silicium, aluminium, magnesium, kalium og jern. Disse tidlige lejringer indeholdt ikke meget kalk. Over en meget lang periode er der blevet lavet umådelige mængder sand. Lavet på samme måde som det bliver i dag. Det vil sige, hvis evolutionsteorien er korrekt, så er der ingen grund til at tro, at fremstillingsprocessen dengang ikke er den samme som i dag. Med disse processer i kontinuerlig aktivitet, må sandproduktionen have været i gang i det meste jordens historie. Det foregår i dag og vil blive ved i fremtiden, som en umådelig stor naturlig industri. Dette har i stor grad været med til at forme landskabet og været med til at skabe grobund for mange organismer, som lever i og på sandet. Denne proces kan sammenlignes med vulkansk aktivitet, pladetektonik og flydende kontinenter. Når alt kommer til alt er 20% jordens landmasser dækket sand, det vil sige ørken. Hvordan er de enkelte korn fremstillet. Der er forskellige metoder med hvilken de er fremstillet. For det første er der jordbevægelse, vulkansk aktivitet, frost, kemiske metoder og planter. Vandets påvirken er den vigtigste metode til formning kornene. Havets bølger mod kysten og den rivende strøm i floder, polerer og sorterer. Hvert år lejrer verdens floder mange millioner tons klipper og mudder fra land. Noget er udelukkende mudder og silt, andet er i form sand og grus. Som floderne flyder sted gennem dalene, bruges vandets energi til at transportere både finere og større korn. Medens vandet flyder, arbejder mange kræfter på de partikler der transporteres. I vores tilfælde kan vi se bort fra ler og det finere silt og udelukkende betragte sand grus og sten. Under transporten banker partiklerne i mod hinanden hele tiden og kanter og hjørner slås kornene. Størrelsen mindskes, hjørner rundes. Det antages at rundingen er krtigere når der småsten imellem end hvis det er rent sand. Kornenes eller mineralernes hårdhed er gørende for hurtigt det går. De hårdeste kan klare flere cyklusser. Transport med floder vil hurtigere skabe en polering end som blot berøringen korn mod korn. Ikke alene ramler partiklerne sammen hele tiden, men de støder også mod flodens sider og frigør på den materiale ved denne proces. Det kaldes corrasion og anses for at være krtigst virkende form for erosion. Idet materiale slides som var det kæmpe grovfil. Dette må ikke forveksles med corrosion, som også foregår i mindre grad. Her er det vandets kemiske reaktion på bjergarten. En lignende proces sker ved evorsion, men her det vandet krt alene der fjerner materiale. To andre metoder hvor vandet kan fjerne materiale er hydraulicking og cavitation. Den første disse fjerne klippe bare bølgekrt og kan frigøre store stykker fra klippen. Vandet kommer ind i revner og sprækker og trykket fra en stor bølge virker ligesom et hydraulisk stempel, så klippestykkerne skilles. Cavitation sker kun hvis vandet har en meget høj velocitet (tyndflydende), som forårsager at det indre tryk bliver mindre. Hvis trykket bliver lille nok

14 dannes der vandbobler, på samme måde som det skum man ser ved krtigt fossende vand. Når vand hastigheden tager, stiger det indre tryk og boblerne kollapser pludseligt. Når det sker giver det en slags chokbølge effekt på flodsiden, som virker på samme måde som et hammerslag. Denne effekt er meget almindelig i bjergfloder, hvor velociteten er særlig høj. Sand findes normalt på indersiden flodsvingninger. I en hurtigløbene flod kan man prøve at se, enten i den rolige side en bugtning eller hvis der er en lille pool, det umodne sand som har ht en chance for lejre sig der. Mange de før beskrevne processer til sandfremstilling er ved floders aktivitet, som ikke er nær så effektive som påvirkningen havet. Den ubønhørlige og ubrudte hamren havets bølger mod kysten udløser en enorm energi mod klipperne. Bølger der går til angreb på sandstenklipper produceres fint sand direkte til stranden. Består kysten større lerklodser, laves sandet på samme måde. Op til fyrre forskellige mineraler, har man fundet i sand, udvundet sådanne lerklumper. Når bølgerne slår mod stranden, slås sand og småsten sammen hele tiden, reduceres størrelsen og overfladen bliver blødere og rundere. Denne proces foregår hele tiden ubrudt og producere store mængder rent, velsorteret sand, på stranden. Store mængder sand, flyttes bølgerne og lejres på revler og banker ude i havet. Stadigvæk bearbejdes sandet og vægten reduceres undertransporten. Man har beregnet at en transport på ca km reduceres kvartskorn kun med ca. 1% sin oprindelige vægt. I ørkenen, hvor der kun er lidt eller intet vand, er det vinden der er vigtigste factor for transport sand. Vindtransporteret sand bliver slidt rundet og sorteret stort set på samme måde som sandet i havet. Den største forskel at vindtransporteret sand har små slagmærker efter sammenstødet med andre korn og samtidig en materet overflade. Man må ikke glemme planternes rolle. Deres små fine rødder, kan splitte klipper. Vand og voksekrt, kan skabe et voldsomt vedvarende pres, som til sidst flækker klippen.

15 Kap. 6 Sandets transport Så vidt om sandet og dets oprindelse. Men hvordan bliver kornene transporteret og sorteret. Meget transporten er med eller vinden og detaljeret studie dette fører os ind i lovene om hydraulik og væskers dynamik. Disse processer er godt beskrevet R.A. Bagnold og J.R.L. Allen. Flydende vand kan flytte materiale på forskellig måde, hængig hvor stærk strømmen er og hvor store og kantede partiklerne er der skal flyttes. Flytning i en vandstrøm er ikke en stille proces. Hvis der overhovedet er en strøm, så er der som regel også turbulence, som kan flytte materiale fra flodbredden ud i midten strømmen hvor det kan bæres med. Ser man på en flod kan man se denne bevægelse og det mudrede vand indikerer at der flyttes noget. De største partikler flyttes nærmest med en rullende bevægelse. Det gælder især ved store sten. Ved store mængder foregår det nærmest i en slags hoppende bølge bevægelse (saltation). Det samme kan ses i ørkenen med vinden. Men det er meget lettere at flytte store sten i vand end på land. Se Archimedes lov. Det er meget nemmere at studere transport i luften end i vand, selvom ingen delen er helt forstået den dag i dag. Det skal huskes at så længe transporten er i en flod, går det i en retning. Så snart det er i havet, kan det gå i alle retninger. Bevægelse på stranden ligner en sejlbåd der krydser imod vinden.