Hiekkajyväsillä eivät ole tasakokoisia. Hiekanjyvän vähimmäishalkaisija on vain 62,5 mikrometriä eli 0,0625 millimetriä, kun taas hiekanjyvän läpimitan yläraja on 2 millimetriä. Se on yleisesti tiedossa, mutta miksi tällaisia lukuja? Joku voi sanoa, että raja on yksinkertaisesti vedettävä jonnekin, jotta hiekka voidaan erottaa lieteestä tai sorasta. Ovatko luvut siis täysin mielivaltaisia? Kyllä ja ei. Tarkat luvut ovat ehdottomasti mielivaltaisia. Ne määritetään logaritmisella asteikolla, joka määrittää myös hienon, keskitason ja karkean hiekan rajat.
harmaa ympyrä muistuttaa hiekanjyvän (hyvin karkean) koon ylärajaa, kun taas pienin punainen ympyrä muistuttaa pienintä. Musta, sininen, vihreä ja keltainen ovat karkean, keskikokoisen, hienon ja erittäin hienon hiekanjyvän ylärajat. Kuvaaja on skaalata.
tämä luokittelujärjestelmä on kuitenkin valittu niin, että siinä olisi geologiassa mahdollisimman paljon järkeä. Se heijastaa hiekanjyvien liikettä vedessä. Jokivedessä hiekanjyvät eivät kulje jousituksessa. Ne liikkuvat yleensä hyppysissä-juokseva vesi nostaa välillä hiekanjyviä ylös, mutta ei pysty kantamaan niitä kauas. Hiekanjyvät asettuvat taas paikoilleen ja odottavat seuraavaa hyppyä. Tällaista liikkumistapaa kutsutaan saltaatioksi ja se on erityisen tyypillistä hiekanjyville. Sora vain rullaa joenpohjassa, kun taas lietettä kannetaan yleensä jousituksessa.
toki se riippuu siitä, kuinka nopeasti jokivesi juoksee. Joskus (nopeasti liikkuvissa vuoristopuroissa) rakeet suolaavat myös. Ja joskus jokivesi ei pysty nostamaan hiekanjyviä edes väliaikaisesti ylös. Luonto ei luokittele. Sille ei ole tarvetta. Mutta me ihmiset tarvitsemme kipeästi luokittelujärjestelmiä, jotta voimme luokitella asioita ja yrittää saada jotain järkeä ympäröivään maailmaan. Siksi mikään luokittelujärjestelmä ei ole täydellinen, eikä nyt käytössä oleva järjestelmä ole suinkaan ainoa mahdollinen.
on ehkä melko vaikea kuvitella, miten erilaisia kaksi jyvää voi olla, jos toisen läpimitta on vain 62.5 mikrometriä, kun toinen on 2000 mikrometriä tai 2 millimetriä paksu. Ensimmäinen on hädin tuskin näkyvissä, kun taas toinen on yhtä iso kuin ottelupää. Kuinka paljon toinen on isompi kuin toinen? Sen pitäisi olla yksinkertaista, jaamme vain 2000: n tuloksella 62,5 ja saamme tuloksen 32. Tällainen tulos voi kuitenkin olla matemaattisesti oikea, mutta siinä ei ole mitään järkeä. Raekoon todellinen mitta on sen tilavuus. Loppujen lopuksi se, pystyykö jokivesi kuljettamaan jyviä, riippuu jyvien massasta ja tilavuudesta, ei läpimitasta.
Jos oletamme jyviemme olevan täydellisiä palloja, niin suuremmalla on 32 768 kertaa suurempi tilavuus. Se on valtava ero, ja sen täytyy vaikuttaa merkittävästi jyvien käyttäytymiseen.
kuinka paljon yksi hiekanjyvä painaa? Oletetaan, että kyse on kvartsirakeista. Kvartsin tiheys on 2,65 grammaa kuutiosenttimetrissä. Halkaisijaltaan 2 millimetriä oleva jyvä muodostaa vain vähän yli neljä tuhatta kuutiosenttimetriä, ja se painaa noin 0,011 grammaa. En anna pienemmän jyvän massaa, luku olisi naurettavan pieni, mutta sen voi helposti laskea jakamalla 0,011 32,768: lla.
nyt tiedetään, että isoimmatkin hiekanjyvät ovat kevyitä. Entä kuinka monta jyvää mahtuu astiaan, jonka tilavuus on selvä, sanotaan 1 kuutiosenttimetri? Jotta voimme laskea sen, meidän täytyy tietää, kuinka monta jyvää voimme painaa tähän astiaan. Teoreettiset laskelmat osoittavat, että jos jyvät sijoitetaan epäsäännöllisesti, et voi saavuttaa parempaa pakkaamista kuin noin 63%. Se tarkoittaa, että noin 37 prosenttia säiliöstä täyttyy ilmalla, vedellä tai jollain muulla. Se muodostaa huokosavaruuden tilavuuden, joka on hyvin tärkeä metriikka, jos yritämme laskea esimerkiksi, kuinka paljon raakaöljyä hiekkakivikerros voi sisältää. Yksinkertaisella laskutoimituksella saadaan tulos, että 1 kuutiosenttimetri voi sisältää 151 hiekanjyvää, joiden halkaisija on 2 mm, ja 4 959 645 hiekanjyvää, joiden halkaisija on 62,5 mikrometriä.
useimmat hiekankerääjät haluavat, että hiekkaa on vähintään 30 ml näytettä kohden. Olen poikkeus, koska olen tyytyväinen paljon vähempään. Tässä muutamia laskelmia, miksi näin on. Oletetaan, että keskimääräinen hiekanjyvän halkaisija on 250 mikrometriä (tämä on raja hieno – ja keskirakeisen hiekan välillä). Jos sinulla on 30 ml tällaista hiekkaa, sinulla on 2 324 833 hiekkajyvästä. Tarvitsetko todella niin monta, jos tavoitteena on saada yleiskuva hiekkanäytteiden koostumuksesta? Ehdottomasti ei. Sadasosakin riittää. Tähän perustuu väitteeni, että jos sinulla on erittäin mielenkiintoinen hiekkanäyte, mutta voit lähettää vain yhden gramman, olisin silti tyytyväinen. Se on enemmän kuin tarvitsen.
Voimmeko yrittää arvioida, kuinka monta hiekanjyvää on koko maailmassa? Kukaan ei laskenut niitä, mutta voimme tehdä karkeat arviot. Mantereisia sedimenttejä on noin 200 miljoonaa kuutiokilometriä. Olettaen, että noin neljäsosa siitä on hiekkaa, hiekan kokonaistilavuus on ehkä 50 miljoonaa kuutiokilometriä. Jos oletetaan, että keskimääräinen hiekanjyvän halkaisija on 250 mikrometriä, niin meillä on kuoressa noin 4 x 1027 hiekanjyvää.
Tämä on todella valtava määrä. Muistan Carl Saganin sanoneen kerran tv-sarjassaan Cosmos, että maailmankaikkeudessa on ehkä enemmän tähtiä kuin kaikilla rannoilla on hiekkajyväsiä. Se voi olla totta, mutta rannat eivät ole ainoita paikkoja, joista löytyy hiekkaa. Jos laskemme kaikkien kuorta peittävien hiekanjyvien määrän, luulen, että hiekanjyvillä on vielä viimeinen Nauru.
| raekoko (µm) | Kokoomanimi | Tilavuusero | Ei. of grains in 1 cm3 |
|---|---|---|---|
| 62.5 | Very fine sand | 1 | 4,959,645 |
| 125 | Fine sand | 8 | 619,956 |
| 250 | Medium sand | 64 | 77,494 |
| 500 | Coarse sand | 512 | 9687 |
| 1000 | Very coarse sand | 4096 | 1211 |
| 2000 | Gravel | 32,768 | 151 |