砂

砂は、細かく分割された鉱物粒子で構成された粒状の物質です。砂にはさまざまな成分がありますが、その粒度によって定義されます。砂粒は砂利よりも小さく、シルトよりも粗いです。砂は、土壌の質感クラスまたは土壌タイプを指すこともあります。つまり、質量の85パーセント以上が砂粒サイズの粒子である土壌です。^[2]

砂の成分は、地元の岩石源や条件によって異なりますが、内陸大陸部や非熱帯沿岸部で最も一般的な砂の成分はシリカ（二酸化ケイ素、SiO _{2 ）で、通常は}石英の形をしています。

炭酸カルシウムは、2番目に多い砂の種類です。その一例は、過去5億年の間にサンゴや貝類などのさまざまな生命体によって生成されたアラゴナイトです。カリブ海のように、何百万年もの間サンゴ礁が生態系を支配してきた地域では、これが主な砂の形態です。ややまれですが、砂は石膏や亜セレン酸塩などの硫酸カルシウムで構成されていることもあり、米国の ホワイトサンズ国立公園やソルトプレーンズ国立野生生物保護区などの場所で見られます。 

砂は人類のタイムスケールでは再生不可能な資源であり、コンクリート製造に適した砂の需要は高い。^[3]砂漠の砂は豊富だが、コンクリートには適していない。毎年500億トンの海岸砂と化石砂が建設に使用されている。^[4]

砂の正確な定義は様々です。工学や地質学で使われる科学的な統一土壌分類システムは米国標準ふるいに相当し、砂を直径0.074～4.75ミリメートルの粒子と定義しています。 ^[5]地質学者が使う粒子サイズの別の定義では、砂粒子の直径は0.0625 mm（または1 ⁄ 16  mm）で体積は約0.00012立方ミリメートルから2 mmで体積は約4.2立方ミリメートルまでで、体積の差は34,688測定差です。^[6]このサイズの範囲に入る粒子はすべて砂粒と呼ばれます。砂粒は、砂利（後者のシステムでは粒子の範囲は2 mmから最大64 mm、前者では4.75 mmから最大75 mm）とシルト（0.0625 mmから0.004 mmまでの粒子）の中間に位置します。砂と砂利の間のサイズ規格は1世紀以上にわたって一定のままですが、 20世紀初頭に使用されていたアルバート・アッテルバーグ規格では、0.02 mmという小さな粒子直径も砂とみなされていました。紀元前240年頃に書かれたアルキメデスの「砂の計算書」に出てくる砂粒の直径は0.02 mmでした。1938年の米国農務省の規格では0.05 mmでした。^{[7] 1953年に}米国州間高速道路交通局が発行した技術規格では、砂の最小サイズを0.074 mmと定めています。砂は指でこするとザラザラとした感触があります。それに比べてシルトは小麦粉のような感触です。

ISO 14688 は、砂を 0.063 mm ～ 0.2 mm から 0.63 mm ～ 2.0 mm の範囲で細粒、中粒、粗粒に分類しています。米国では、砂は一般的にサイズに基づいて 5 つのサブカテゴリに分類されています。極細砂 (直径1 ⁄ 16～1 ⁄ 8  mm)、細粒砂 ( 1 ⁄ 8  mm ～1 ⁄ 4  mm)、中粒砂( 1 ⁄ 4  mm ～1 ⁄ 2  mm)、粗粒砂 ( 1 ⁄ 2  mm ～ 1 mm)、極粗粒砂 ( 1 mm ～ 2 mm) です。これらのサイズは、Krumbein ファイ スケールに基づいています。ここで、サイズは Φ = -log ₂ D です。D は mm 単位の粒子サイズです。このスケールでは、砂の場合、Φ の値は -1 ～ +4 で変化し、サブカテゴリ間の区分は整数で行われます。

内陸大陸部および非熱帯沿岸部における砂の最も一般的な成分はシリカ（二酸化ケイ素、SiO _{2 ）であり、通常は}石英の形をしており、化学的に不活性でかなり硬いため、風化に強い最も一般的な鉱物です。

鉱物砂の組成は、地元の岩石源や条件によって大きく異なります。熱帯および亜熱帯の海岸で見られる明るい白い砂は、浸食された石灰岩で、他の有機物または有機物に由来する破片物質に加えて、サンゴや貝殻の破片が含まれている可能性があり、砂の形成も生物に依存していることを示唆しています。^[8]ニューメキシコ州のホワイトサンズ国立公園の石膏砂丘は、その明るい白色で有名です。アルコーズは、 （通常は近くの）花崗岩の露頭の風化と浸食によって生成された、かなりの長石を含む砂または砂岩です。砂の中には、磁鉄鉱、緑泥石、海緑石、または石膏を含むものがあります。磁鉄鉱を多く含む砂は、火山玄武岩や黒曜石に由来する砂と同様に、色が濃い色から黒色です。緑泥石-海緑石を含む砂は、かんらん石の含有量が多い玄武岩溶岩に由来する砂と同様に、一般的に緑色です。多くの砂、特に南ヨーロッパで広く見られる砂は、砂の石英結晶内に鉄の不純物が含まれているため、濃い黄色をしています。一部の地域の砂の堆積物には、ガーネットやその他の耐性鉱物が含まれており、小さな宝石も含まれています。

岩石は主に水と風によって長期間にわたって侵食または風化され、その堆積物は下流に運ばれる。これらの堆積物は、細かい砂粒になるまでさらに細かく砕け続ける。堆積物の起源となる岩石の種類と環境の強度によって、砂の組成は異なる。砂を形成する最も一般的な岩石は花崗岩で、長石鉱物は石英よりも速く溶解するため、岩石は細かく砕けてしまう。高エネルギー環境では、岩石はより穏やかな環境よりもはるかに速く砕けてしまう。花崗岩では、砂の中に長石鉱物が多く含まれるようになるが、これは、溶解する時間があまりないためである。風化によって形成された砂は「エピクラスティック」と呼ばれる。^[9]

川の砂は川自体または氾濫原から採取され、建設業界で使用される砂の大部分を占めています。このため、多くの小川の水が枯渇し、環境問題や近隣の土地への経済的損失を引き起こしています。このような地域での砂の採掘率は砂の補充率を大幅に上回っており、砂は再生不可能な資源となっています。^[10]

砂丘は乾燥した条件や風による堆積の結果です。サハラ砂漠は、その地理的位置と赤道に近いことから非常に乾燥しています。広大な砂丘で知られていますが、これは主に植生と水の不足が原因です。時間の経過とともに、風が粘土や死んだ有機物などの細かい粒子を吹き飛ばし、砂と大きな岩だけが残ります。サハラ砂漠のわずか15％が砂丘で、70％は岩がむき出しになっています。^[11]風はこれらの異なる環境を作り出し、砂を丸く滑らかに形作っています。これらの特性により、砂漠の砂は建設に使用できません。^[12]

ビーチの砂も侵食によって形成されます。何千年もの間、波の絶え間ない動きにより海岸近くの岩が侵食され、堆積物が堆積します。風化と河川の堆積もビーチの形成を加速させ、海洋動物が岩と相互作用して岩に付着した藻類を食べるなどの作用もビーチの形成を加速させます。十分な量の砂が堆積すると、ビーチは土地がそれ以上侵食されないように障壁として機能します。この砂は角張っていてさまざまなサイズがあるため、建設に最適です。^[13]

海砂（または海洋砂）は、海に運ばれた堆積物と海の岩の浸食から生じます。砂層の厚さはさまざまですが、陸地に近いほど砂が多くなるのが一般的です。このタイプの砂は建設に最適で、非常に貴重な商品です。ヨーロッパは海砂の主な採掘国であり、生態系と地元の漁業に大きな損害を与えています。^[10]

個々の砂粒を研究することで、砂粒の起源や運搬方法などに関する多くの歴史的情報が明らかになる。^[14] 花崗岩や片麻岩の石英結晶から最近風化した石英砂は角張っている。地質学ではグルス、建築業界ではコンクリートに好まれるシャープサンドと呼ばれ、園芸では粘土質の土を緩める土壌改良剤として使用される。水や風によって長距離輸送された砂は丸みを帯び、砂粒の表面に特徴的な摩耗パターンが現れる。砂漠の砂は一般的に丸みを帯びている。

趣味として砂を集める人は好砂生物と呼ばれ、砂地で繁殖する生物は好砂生物と呼ばれます。^[15]

• 研磨: サンドペーパーが登場する前は、弾性表面を持つ回転装置と非常に硬い石 (石の花瓶を作る) や金属 (銅製の調理鍋に再度着色する前の古い着色の除去) などの硬い材料との間の研磨要素として湿った砂が使用されていました。
• 農業：砂質土壌はスイカ、桃、落花生などの作物に最適であり、優れた排水特性により集約的な酪農にも適しています。
• 空気ろ過: 布と混合されたより細かい砂の粒子は、特定のガスマスクフィルター設計で一般的に使用されていましたが、大部分はマイクロファイバーに置き換えられました。
• 水槽: 砂は安価な水槽の基礎材料であり、家庭用としては砂利よりも優れていると考える人もいます。また、サンゴや貝類から分解されたアラゴナイト砂で主に構成される環境を模倣する海水リーフタンクにも砂は欠かせません。
• 人工サンゴ礁:ジオテキスタイル袋詰めの砂は、新しいサンゴ礁の基礎として使用できます。
• ペルシャ湾の人工島。
• 海岸の養浜：政府は、潮の満ち引き​​や嵐、あるいは意図的な海岸線の変更によって元々の砂が侵食される海岸に砂を移動させます。 ^[16]
• レンガ：製造工場では、レンガを製造するために粘土と他の材料の混合物に砂を加えます。^[17]
• コブ: コブは、水、有機物 (わらなど)、石灰、および主に砂からなる下層土で構成された建築材料です。粗い砂はコブの 75% を占めます。
• コンクリート: この重要な建設資材の主成分は砂であることが多いです。
• ガラス：シリカを豊富に含む砂は、一般的なガラスの主成分です。
• 水圧破砕法: 天然ガスを掘削する技術の 1 つで、丸いシリカ砂を「プロパント」、つまり水圧破砕プロセスによって生じた開いた亀裂を保持する材料として使用します。
• 造園: 砂は小さな丘や斜面を作ります (ゴルフコースがその一例です)。
• モルタル: 砂を石工用セメントまたはポルトランドセメントと石灰と混ぜて石工建築に使用します。
• ペイント: 砂とペイントを混ぜると、壁や天井にテクスチャーのある仕上げを施したり、滑りにくい床面を作ることができます。
• 鉄道:機関士や鉄道輸送のオペレーターは、レール上の車輪の牽引力を向上させるために砂を使用します。
• レクリエーション: 砂遊びはビーチで人気のアクティビティです。砂の最も愛されている使い方の 1 つは、時には複雑で時にはシンプルな構造物を作ることです。砂の城と呼ばれる、永続的ではない構造物です。砂場と呼ばれる、広い砂地を囲む子供向けの特別な遊び場は、多くの公共の遊び場や、一戸建て住宅にもよく見られます。砂丘は、登山家、オートバイ乗り、ビーチバギーの運転手にも人気があります。
• 道路: 砂は、凍結または雪の降る状況での牽引力 (したがって交通安全性) を向上させます。
• サンドアニメーション:パフォーマンスアーティストが砂に絵を描きます。アニメーション映画の製作者は、フロントライトまたはバックライト付きのガラスに砂を使用することを説明するために同じ用語を使用します。
• 砂型鋳造: 鋳造者は鋳型砂(鋳物砂とも呼ばれる) を湿らせたり油を塗ったりして、溶融した材料を流し込む鋳型に成形します。このタイプの砂は、高温と高圧に耐え、ガスを逃がし、均一で小さな粒度を持ち、金属と反応しないものでなければなりません。
• 土嚢: 洪水や銃撃から身を守るためのものです。土嚢は安価で、中身が空の場合は簡単に運搬でき、緊急時には経験の浅いボランティアでもすぐに地元の砂を詰めることができます。
• サンドブラスト: 等級分けされた砂は、洗浄、準備、研磨の際の研磨剤として使用されます。
• シリコン：石英砂はシリコン生産の原料です。
• 熱兵器: 現在では広く使用されていませんが、古典時代や中世には砂を熱して侵略軍に浴びせかけることがよくありました。
• 水ろ過:メディア フィルターは砂を使用して水をろ過します。また、多くの水処理施設で急速砂ろ過器の形で一般的に使用されています。
• タヤムム: タヤムムは、体の一部を拭うイスラム教の儀式です。
• ゾアンサス科の「骨格」:サンゴやイソギンチャクに関連するこの目の海洋底生 刺胞動物は、真の骨格がないため、構造的な強度を高めるために砂を中分泌液に取り入れます。

建設業、例えばコンクリート製造業に適した砂は限られている。砂漠の砂の粒は風に吹かれて丸みを帯びており、そのため海からの粗い砂とは異なり、固いコンクリートは作れない。人口と都市の増加、それに伴う建設活動により、これらの特殊な砂の需要は膨大で、天然資源は枯渇しつつある。2012年、フランスの監督デニス・デレストラックは、建設用砂の不足の影響に関する「砂の戦争」というドキュメンタリーを制作した。このドキュメンタリーは、建設用砂の合法取引と違法取引の両方が及ぼす環境的・経済的影響を示している。^{[18] [19] [20]}

砂を回収するには、水圧浚渫法が用いられる。これは、水面から数メートルの砂を汲み上げて船に積み込み、その後、処理のために陸地に戻すというものである。採取された砂に混じった海洋生物はすべて死滅し、採掘が完了した後も生態系は何年も苦しみ続ける可能性がある。これは海洋生物に影響を与えるだけでなく、人命の損失や水際近くに住むコミュニティのため、地元の漁業にも影響を与える。砂が水から取り除かれると、地滑りのリスクが高まり、農地の喪失や住居の損傷につながる可能性がある。^[21]

砂の用途は多岐にわたり、大規模な浚渫産業が必要とされ、魚類の減少、地滑り、洪水などの環境問題が懸念されている。^[22]中国、インドネシア、マレーシア、カンボジアなどの国は、これらの問題を主な要因として挙げ、砂の輸出を禁止している。^[23]砂と砂利の年間消費量は400億トンと推定されており、砂は世界で700億米ドル規模の産業である。^[24]砂の使用量が増えるにつれて、リサイクルや砂の代替品が増えると予想されている。^[25]

2017年の世界の砂の需要は95億5000万トンで、995億ドル規模の産業の一部でした。^[26] 2022年4月、国連環境計画（UNEP）は、毎年500億トンの砂と砂利が使用されているという報告書を発表しました。報告書では、危機を回避し、2つの資源の循環型経済に移行するために、海岸での採取の禁止を含む10の推奨事項を示しました。^{[27] [28]}

砂は一般的に無毒ですが、サンドブラストなどの砂を使用する作業には注意が必要です。サンドブラストに使用されるシリカ砂の袋には、発生する微細シリカ粉塵を吸い込まないように呼吸保護具を着用するよう警告するラベルが貼られています。シリカ砂の安全データシートには、「結晶シリカを過剰に吸入すると深刻な健康被害が生じる」と記載されています。^[29]

間隙水圧が高い場所では、砂と塩水が流砂を形成することがあります。流砂は液体のように振る舞うコロイド ハイドロゲルです。流砂は、その中に閉じ込められた生物にとって逃げるための大きな障壁となり、その結果、生物は（水没ではなく）露出によって死亡することがよくあります。

人々はレクリエーション目的でビーチの砂に穴を掘ることがあるが、あまりに深い穴を掘ると、崩壊の際に重傷や死亡事故につながる可能性がある。^[30]

人工砂（M砂）は、通常セメントやコンクリートの建設目的で、人工的なプロセスによって岩石から作られた砂です。川砂とは異なり、より角張っており、多少異なる特性を持っています。^[31]

アラブ首長国連邦のドバイでは、インフラの建設とドバイ諸島の造成に必要な砂が地元の供給量を上回っており、オーストラリアからの砂が必要となっている。人工島には8億3500万トン以上の砂が必要で、費用は260億ドル以上となった。^[32]

地球科学ポータル

• ヴィンス・ベイザー（2018年）。『砂粒の中の世界：砂の物語とそれが文明をどのように変えたか』リバーヘッドブックス。ISBN 978-0399576423。

無料辞書『ウィクショナリー』で「砂」を調べてみましょう。

WikiquoteにSandに関連する引用句があります。

ウィキメディア・コモンズには、砂に関連するメディアがあります。

• ビーチの砂：それが何であるか、どこから来るのか、そしてどうやってここに来るのか - ビューフォート郡図書館
• ビーチ、チャンドラー B. 編 (1914)。「砂」 。新入生の参考書 。シカゴ: FE コンプトン アンド カンパニー。

砂採掘の副作用

• 世界は砂不足に陥っている -ニューヨークタイムズ
• インドの川での砂採掘が問題を引き起こす -ニューヨークタイムズ
• 砂の需要がアフリカの川を破壊している - BBC
• ドバイが砂を輸入 - BBC
• 世界人口の急増で砂の危機が迫ると国連が警告 - ロイター