馬志飛

警惕！地球上快沒(méi)沙子了！

什么情況？沙子這么常見(jiàn)的東西怎么會(huì)快沒(méi)了呢？這可不是我瞎說(shuō)的，這是2019年8月19日《科技日?qǐng)?bào)》發(fā)表的一篇文章說(shuō)的。很多人對(duì)這樣的問(wèn)題感到驚訝，恰恰說(shuō)明我們還沒(méi)有真正了解沙子。接下來(lái)，就讓我們一起揭開(kāi)沙子背后的秘密。

沙子從哪里來(lái)？

要回答這個(gè)問(wèn)題，需要大家先想一想你都在哪些地方見(jiàn)過(guò)沙子呢？河床？海灘？沙漠？建筑工地？甚至是小時(shí)候玩的沙漏玩具、爸爸練拳用的大沙包，或者糖炒栗子的大鍋里？

好吧，沙子實(shí)在是太常見(jiàn)了，我們幾乎每天都會(huì)見(jiàn)到，它幾乎存在于我們生活的每一個(gè)角落。那它最初的源頭是哪里呢？如果你仔細(xì)觀察過(guò)彎彎曲曲的河流，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，河床上的石頭從上游到下游在逐漸變化，從最初的大石塊，到越來(lái)越小、越來(lái)越圓潤(rùn)的鵝卵石，直到最后匯入海洋或者沖進(jìn)平原的泥沙。

然而，沙與泥又是截然不同的物質(zhì)。根據(jù)《辭海>中的解釋?zhuān)^的“泥”是“水和土的混合物”，而“沙”則是“細(xì)碎的石?！薄Ｓ纱丝梢?jiàn)，我們平時(shí)所看到的沙子其實(shí)就是小石塊，之所以變得如此細(xì)小，成為“一盤(pán)散沙”，是因?yàn)閹r石在風(fēng)、水、陽(yáng)光等各種外界因素的作用下，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的風(fēng)化和侵蝕作用，逐漸破碎成塊，甚至還失去了棱角，變得越來(lái)越小、越來(lái)越細(xì)，直徑只有0.1-2毫米，所以踩在腳下有一種軟軟的、滑滑的感覺(jué)。

總之一句話，盡管沙子可能存在于廣袤無(wú)垠的沙漠、彎彎曲曲的河流以及浩瀚無(wú)邊的大海里，但它們的來(lái)源都是山上的石塊。

沙子是什么顏色的？

英國(guó)詩(shī)人威廉·布萊克曾經(jīng)寫(xiě)過(guò)一首非常著名的詩(shī)歌，其中那句“一沙一世界，一花一天堂”極富哲理。這句詩(shī)的意思是說(shuō)，我們能從一粒小小的細(xì)沙中看到一個(gè)世界。真的如此嗎？沙子是那么的細(xì)小，但是如果我們把它放到顯微鏡下觀察，就會(huì)看到一個(gè)與眾不同的奇妙世界。

在顯微鏡下，被放大了幾十倍甚至幾百倍的沙子不僅形狀各異，而且還絢麗多彩。沙子主要就是一些微小的巖石碎片，其中可能還混有一些海洋微生物的遺體，彼此之間互相摩擦，不斷地沖撞，便會(huì)形成各種形狀。它們之所以五顏六色，則是因?yàn)閹r石中含有的礦物成分不同，以石英、長(zhǎng)石為主時(shí)就是黃色的，倘若還有一些銅離子，往往會(huì)呈現(xiàn)出綠色或藍(lán)色，含鐵離子則會(huì)呈現(xiàn)出淺紅色。

好奇的人可能會(huì)問(wèn)：為什么我們見(jiàn)到的沙子基本上都是土黃色的？事實(shí)上，即便不在顯微鏡下觀察，我們也能見(jiàn)到一些顏色各異的沙子。比如夏威夷群島的普納魯沙灘，遍地烏黑發(fā)亮，遠(yuǎn)看仿佛是鋪滿了黑色的瀝青，走近之后才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)踩在腳下的都是一些極其細(xì)小的黑色沙子。其實(shí)這些沙子都是火山噴發(fā)的產(chǎn)物一一玄武巖的顆粒，它含有大量的氧化鐵、氧化鈣和氧化鎂等物質(zhì)，所以顏色烏黑。而在夏威夷島的最南部，有一處名為“帕帕科立“的沙灘更為奇特，從上空俯瞰，整個(gè)沙灘就如同一塊美麗的綠色寶石。雙手捧起這里的細(xì)膩沙子，透過(guò)陽(yáng)光仔細(xì)觀察，它們更像是一顆顆寶石，令人愛(ài)不釋手。其實(shí)這些綠色的沙子主要是橄欖石，如果發(fā)現(xiàn)塊頭夠大的，那就真的可以作為寶石啦！

此外，在澳大利亞新南威爾士州南部的海姆斯海灘，富含乳白色的石英，所以形成了美麗的白沙灘;而美國(guó)新墨西哥州奧特羅縣西部也有一片白色沙漠，其中的白色砂粒竟然都是純潔無(wú)瑕的石膏;美國(guó)加利福尼亞州的帕非佛沙灘為紫色，緣于其中含有大量的紫色礦物石榴石;巴哈馬的哈伯島上有一片沙灘是粉色的，則是因?yàn)槠渲泻幸环N名叫有孔蟲(chóng)的粉紅色海洋生物遺骸。

沙子有什么用？

盡管沙子很普通，但它非常重要。無(wú)論是在青磚綠瓦的農(nóng)村，還是在高樓林立的都市，我們抬頭見(jiàn)到的各種建筑物都離不開(kāi)沙子。它是我們生活中常用的混凝土的主要原料之一。普通混凝土就是以水泥、石子、沙子和水為主要原料，按照適當(dāng)?shù)谋壤旌蠑嚢柚笮纬傻?，其中，沙子主要起到填充石子之間的空隙、使混凝土更加密實(shí)的作用。此外，人們填海造島也要用到大量的沙子。

沙子還是制造玻璃的主要原料。在很久以前的某一天，天降隕石墜落于某地沙漠，猛烈撞擊產(chǎn)生的高溫熔化了沙子，冷卻之后形成了很多尖銳、透明的玻璃，可能正是對(duì)這種自然現(xiàn)象的直觀認(rèn)識(shí)，讓人們學(xué)會(huì)了制造玻璃。在公元前3500年，古埃及人和美索不達(dá)米亞人就使用沙子來(lái)制作玻璃，再后來(lái)人們不斷改進(jìn)玻璃的制造方法，在其中加入一些金屬氧化物、硫化物或其他化合物，就使得玻璃不再是單純無(wú)色透明，而變得花花綠綠，給我們的世界增添了無(wú)限光彩。

除此之外，由于沙子的主要成分是石英，即二氧化硅，它還是重要的半導(dǎo)體原材料之一，在電子芯片制造領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。

沙子真的快沒(méi)了？

既然沙子到處都有，隨處可見(jiàn)，那為什么還有人說(shuō)“地球上快沒(méi)沙子了”呢？

這是因?yàn)?，隨著全球人口的不斷增長(zhǎng)和城市化的不斷發(fā)展，人類(lèi)采掘沙子的速度已經(jīng)超過(guò)了它自然恢復(fù)的速度。根據(jù)有關(guān)學(xué)者的統(tǒng)計(jì)，全世界每年大約會(huì)使用320億-500億噸沙子，照這樣下去，到21世紀(jì)中葉，需求就可能會(huì)超過(guò)供給，這也就意味著沙子真的不夠用了。

說(shuō)到這里，聰明的讀者朋友可能會(huì)問(wèn)：沙漠里有那么多沙子，人們正愁如何治理呢，用它們來(lái)建房子不是一舉兩得嗎？很遺憾地告訴大家，沙漠里的沙子顆粒過(guò)于光滑細(xì)膩，是不能用于建筑施工的。那海洋里的沙子呢？由于海沙中含鹽度較高，具有較強(qiáng)的腐蝕性，其中所含的氯離子會(huì)腐蝕鋼筋造成安全隱患，同樣不能用作建筑材料。所以，現(xiàn)在適合做建筑材料的是河沙，它有棱有角，表面粗糙度適中，而且較為干凈，所含雜質(zhì)較少，從河道中挖掘出來(lái)，用濾網(wǎng)進(jìn)行篩選后就可以直接使用。但這種沙子只產(chǎn)于河道中，分布區(qū)域和產(chǎn)量都十分有限。所以，就連迪拜這樣既瀕臨海洋又地處沙漠腹地的國(guó)家，為了建造那些高聳入云的摩天大樓，依然要從國(guó)外進(jìn)口大量的沙子。

可能又有讀者會(huì)擔(dān)心：隨著沙子的不斷減少，那未來(lái)的房?jī)r(jià)豈不是又要上漲了？雖然房?jī)r(jià)跟建筑原材料的價(jià)格有一定關(guān)系，但沙子的短缺在短期內(nèi)還不足以產(chǎn)生這么大的影響，媒體上關(guān)于“地球上快沒(méi)沙子了”的報(bào)道其實(shí)只是從科學(xué)角度對(duì)人們的一種善意提醒。未來(lái)我們肯定會(huì)有解決的辦法，一方面我們可以用機(jī)器將巖石破碎，通過(guò)人工方法制造沙子;另一方面，隨著科技的發(fā)展，人們可能會(huì)找到利用沙漠沙子的方法，或者發(fā)明新的建筑材料替代沙子。（責(zé)任編輯：白玉磊 責(zé)任校對(duì)：趙夢(mèng)祺）