Dunas del Valle de la Muerte de California .

Carros de arena
Stanislao Pointeau 1861.

El Sena en Port-Marly, montón de arena de Alfred Sisley (1875), Chicago , Instituto de Arte de Chicago .

La arena es un material sólido granular formado por pequeñas partículas resultantes de la desintegración de materiales de origen mineral (fundamentalmente rocas) u orgánico ( conchas , esqueletos de coral , etc. ) cuyo tamaño oscila entre 0,063 mm ( limo ) y 2 mm ( grava ) según la definición de materiales granulares en geología ^[¹^] . Su composición puede revelar hasta 180 minerales diferentes ( cuarzos , micas , feldespatos , etc.) así como restos de caliza .

La arena tiene muchas aplicaciones como material granular , siendo la principal en la fabricación de hormigón . Es un recurso no renovable .

Características fisicoquímicas

Una partícula individual se llama grano de arena. Las arenas se identifican gracias a la granulometría (el tamaño de los granos). La arena se caracteriza por su capacidad de fluir. Cuanto más redondos sean los granos, más fácil fluirá la arena. La arena artificial, obtenida por corte o trituración mecánica de rocas, se compone principalmente de granos con marcadas asperezas. También podemos diferenciar la arena que ha sido transportada por el viento de la arena transportada por el agua. El primero es más redondo, esférico, mientras que el segundo es más ovoide. Además, la arena eólica tiene una diafanidad más apagada que la arena fluvial o marina de la que se dice que es "romo-brillante". El aspecto de la superficie del grano de arena de viento se debe a los múltiples impactos que sufre la arena durante su desplazamiento.

Arena de Kalalau Beach, Hawái (Ancho de campo = 5,5 mm). Podemos ver unos granos de olivino característicos de las arenas de origen volcánico.
Sable.
Dunas de yeso de White Sands, Nuevo México , EE. UU .
Parque Cultural Ahaggar , Argelia.
Erosión en la arena en la orilla de un río.

La arena es a menudo el producto de la descomposición de las rocas debido a la erosión . El más común de sus componentes es el cuarzo , el constituyente del granito menos resistente a la intemperie, así como las micas y los feldespatos.

Puede tener varios colores:

dependiendo de la naturaleza de las partículas arenosas (minerales) de la roca madre :
- negro (ejemplo: arena de roca volcánica );
- blanco (ejemplo: White Sands , dunas de yeso puro; arena concha enriquecida con algunos restos de concha; arena rica en cuarzo desgastado y micas blancas);
- granate (ejemplo: playa de Groix formada por granates , minerales ricos y abundantes en el lecho rocoso de esta isla);
- rosa (playas de la costa de granito rosa ).

La extrema diversidad proviene de los aproximadamente 180 minerales diferentes que se han descubierto en las arenas de las 4.900 especies conocidas y descritas por los mineralogistas ^{[ 2 ]} .

según el tipo y la cantidad de pigmentos que recubren las partículas arenosas ( óxido de hierro ...), toma un color amarillento, oxidado ^{[ 3 ]} .

La arena también puede adoptar otras formas: arena , arenisca .

Los granos de arena son lo suficientemente livianos para ser transportados por el viento y el agua . Luego se acumulan para formar playas , dunas . Un viento violento que está cargado de arena es una “ tormenta de arena ”. Los granos más pesados se depositan primero en ambientes de alta energía (río, parte superior de una playa), los mejores en ambientes de baja energía (delta, lago, cuenca, arroyo) ^{[ 3 ]} .

La densidad de la arena seca varía, según su granulometría y composición, de 1,7 a 1,9 kg/l (de media 1.850 kg/m ³ ).

Propiedades físicas

La arena forma naturalmente pendientes estables hasta aproximadamente 30°, más allá de este ángulo, fluye por avalanchas sucesivas para encontrar esta pendiente estable. Esta propiedad se puede aprovechar para estudiar formas perfectas generadas por el flujo de arena sobre placas de diferentes formas. Por ejemplo, al verter arena sobre una base cuadrada, la arena formará una pirámide perfecta con pendientes de 30°.

Ecología de los ambientes arenosos

Desde los fondos marinos hasta los desiertos arenosos , pasando por los fondos de los ríos y ríos y playas, un gran número de especies se adaptan a un ciclo vital transcurriendo total o parcialmente en la arena.
La flora de las arenas es ahora bastante conocida, pero la ecología de la microfauna intersticial de las arenas y la ecología de las arenas son todavía disciplinas incipientes, aunque nacidas al menos en la década de 1930 (con una tesis universitaria de Robert William Pennak) y algunos estudios sobre la playa considerada como ecosistema ^{[ 4 ]} . Difíciles de estudiar en el medio natural (particularmente en la zona intermareal), a veces se estudian en el laboratorio ^{[ 5 ]} .

En tierra y en áreas secas o drenantes, las plantas son a menudo espinosas (cactus, panicauts ^{[ 6 ]} , etc.), crasuláceas o adaptadas para conservar su agua y arreglar el medio ambiente (Oyats).

En arenas viejas, húmedas, oligotróficas y ácidas , los animales excavadores como las lombrices de tierra no sobreviven, pero pueden abundar los diminutos enquitraidos (que parecen lombrices de tierra translúcidas o blancas). Las dunas están habitadas y estabilizadas por organismos halófilos adaptados a condiciones de vida difíciles, especialmente en países fríos o cálidos ^{[ 7 ]} . En cualquier caso, entre los granos de arena, al abrigo de los rayos ultravioleta solares, viven comunidades de organismos microscópicos. Incluso en áreas donde hace mucho frío la mayor parte del año, se pueden encontrar microorganismos y tardígrados.

El caso de las playas

Arena de playa formando pequeños ríos trenzados donde las olas llegan a tierra, gracias a minerales oscuros diferenciados por su peso, en el Algarve , Portugal. Abril 2018.

En las playas barridas dos veces al día por las subidas y bajadas de las mareas y donde la arena suele ser agitada por el viento, se ven pocas huellas de vida en la superficie aparte de los saltos de pequeños crustáceos como los talitres; Talitrus saltator cuando el mar sube por ejemplo.

Con un buen microscopio y colorantes adecuados (porque la mayoría de estos organismos son transparentes), observaríamos desde los primeros milímetros o centímetros, una gran cantidad de bacterias y algunos hongos.

Estos organismos se alimentan (además del microplancton y parte del plancton béntico o suspendido, parte del cual se refugia en la arena durante la marea baja) de otros microorganismos algo mayores (“ meiofauna ”). Esta meiofauna por su presencia, su metabolismo, sus excreciones y su actividad física puede promover la actividad bacteriana ^{[ 8 ]} , y ella misma servirá como alimento para animales más grandes que ella, especialmente bajo el agua en la comunidad béntica ^{[ 9 ]} . Estos últimos son más fáciles de ver, aunque suelen ocultarse para escapar de sus depredadores (es el caso, por ejemplo, de los berberechos , las almejas ycuchillos , cangrejos pequeños, etc. playa abajo y talitres un poco más arriba).
La meiofauna está compuesta principalmente por descomponedores y depredadores como copépodos , rotíferos o tardígrados . Algunos se alimentan de bacterias y hongos que descomponen la materia orgánica, otros pueden alimentarse de mocos o detritos diversos depositados en la superficie por el agua, o incluso de cadáveres o excrementos. Otros se alimentan de los primeros y otros finalmente de los segundos. Por debajo de la línea de flotación, gracias a una alimentación más abundante, la biomasa aumenta considerablemente.

Factores ambientales y fisicoquímicos que controlan la meiofauna y microfauna de arena

En las décadas de 1970 y 1980, muchos estudios se centraron en este tema, con el fin de poder diferenciar las variaciones naturales relacionadas con factores físicos ^{[ 10 ]} y distinguir los posibles efectos de las actividades humanas.

Las especies y biocenosis de la arena varían según el tipo de arena y el clima, y también según la estación, incluso en la zona intermareal ^{[ 11 ]} . Otro factor de variación, por mar, estanque o curso de agua, es la zonificación correspondiente a la duración diaria o estacional de la inmersión de la arena.

La productividad primaria a veces está fuertemente controlada por la fotosíntesis (por ejemplo, en una playa ligeramente fangosa y muy horizontal donde se puede formar una biopelícula de algas y bacterias durante la marea baja ^{[ 12 ]} .

Una exposición más pronunciada al viento, las corrientes o las olas ^{[ 13 ]} es otro factor, en particular para los entornos arenosos más "expuestos" ^{[ 14 ]} "extremos", es decir, en este caso muy frecuentemente golpeados fuertemente por las llamadas olas de "alta energía". ^{[ 15 ]}

Las variaciones de temperatura y salinidad también son fuentes de modificación de estos ecosistemas ^{[ 16 ]} . La contaminación también puede modificar fuertemente este ecosistema.

Gradación según la “altura” del rango

La biodiversidad de la vida establecida en el sustrato arenoso de las playas se organiza según un gradiente, en particular para la meiofauna y los moluscos ^{[ 17 ]} . Los organismos que viven en la arena del fondo de las playas participan en la depuración del sustrato arenoso. También son una importante fuente de alimento para las larvas y alevines de ciertos peces. Este es particularmente el caso de los peces planos (en sus "criaderos") ^{[ 18 ]} , y directa o indirectamente del resto de la comunidad béntica ^{[ 9 ]} .
En la parte superior de las playas de arena y en las dunas, estas comunidades también juegan un papel en la estabilidad física de las playas y dunas; de hecho, los mucílagos segregados por muchos de estos microorganismos pegan los granos de arena. Y algunos de estos organismos están excavando; al excavar la arena y moverse en ella, oxigenan el ambiente. Otros viven en simbiosis con las raíces de ciertas plantas de arena, ayudándolas a fijar nitrógeno .

Efectos de las actividades humanas en los ecosistemas de arena de playa

Estudios (realizados en playas del mar Báltico y del Mediterráneo ) han demostrado o confirmado que la presencia de turistas en una playa modifica el ecosistema de la arena, así como la composición de la microfauna que vive entre los granos de arena. En este caso, el efecto " antropogénico " es tanto más marcado cuanto más se acerca a la parte superior de la playa (mientras que la microfauna del fondo de la playa del lado del mar no cambia o cambia muy poco, que hay turistas o no) ^{[ 19 ]} .

La contaminación marina por hidrocarburos también tiene un efecto sobre la microfauna y la microflora de la arena ^{[ 20 ]} , incluso cuando la contaminación es terrígena (por ejemplo, una playa expuesta a desechos y efluentes domésticos ^{[ 21 ]} , o cuando su morfología o corrientes han cambiado). sido modificado, por ejemplo, por la construcción de espigones destinados a luchar contra la erosión ^{[ 22 ]} .

Arenas contaminadas

Las arenas como medio de drenaje pueden absorber grandes cantidades de ciertos contaminantes (en caso de derrame). La sílice también adsorbe fácilmente ciertas toxinas (por ejemplo, plomo) en su superficie . La obstrucción o muerte por contaminantes biocidas de la vida de la arena puede ser una fuente de ennegrecimiento de la capa de arena (con olor desagradable relacionado con los mercaptanos y emisión de gases de efecto invernadero (CO 2 , _metano ) y gas tóxico ( H ₂ S ) Contaminación de agua o arena afecta a las comunidades que allí habitan, especialmente en ambientes marinos ^{[ 23 ]} .

Formación

Las playas de arena fueron creadas por las corrientes oceánicas, que transportan la arena de una playa a otra. La mayor parte de las arenas provienen de la erosión de las rocas graníticas de las costas. Pero también hay una gran parte de la arena que es traída por las corrientes de los ríos. Las franjas arenosas que se encuentran a lo largo de la costa dependen, por tanto, en gran medida de la naturaleza de los tipos de rocas que las rodean y de la fuerza de las olas. Las playas de guijarros tienen varias explicaciones. Es posible que las corrientes marinas y la fuerza de las olas llevaran los granos de arena a otro lugar: en la playa sólo quedan los guijarros arrancados de lugares cercanos. Otras playas han sido creadas desde cero por humanos. Los recargan regularmente con guijarros, como es el caso en el sur de Francia.

En cualquier caso, las playas no son lugares invariantes, pueden ser modificadas por el mar que las bordea. Las playas también se pueden crear utilizando diques y espigones almacenados para minimizar los efectos nocivos de las olas ^{[ 24 ]} .

Uso y economía

Uso

Haciendo pinturas de arena en un taller en Dakar , Senegal.

Lectura en la arena durante una consulta de medicina tradicional en Burkina Faso.

El tamaño, la naturaleza y la forma más o menos redondeada de sus vetas lo convierten en un material de calidad codiciado para la construcción.

En albañilería , la arena se usa como agregado ^{[ 25 ]} mezclada con un aglutinante como la cal o el cemento.
En electrónica, la arena, y más concretamente el silicio contenido en la sílice, se utiliza para fabricar microprocesadores.
En fundiciones de metales ferrosos o aleaciones ligeras, los moldes pueden ser de arena aglomerada con resinas o arcillas, para colar las piezas.
En la cocina , se utilizaba en el ^sigloXIX para conservar la carne .
Se utiliza como materia prima para el vidrio .
Puede usarse para filtrar líquidos (incluyendo agua de piscinas, aguas residuales, etc.), gases o aire (filtro de arena que filtra vapores de un horno de plomo, o filtro de arena que filtra aire que probablemente contenga radionúclidos emitidos accidentalmente al aire de una central nuclear ). instalación ; "Después del accidente de Three Mile Island , las centrales eléctricas francesas fueron equipadas con filtros de arena para despresurizar la contención en caso de un accidente grave» ^{[ 26 ]} , pero este tipo de filtro sigue siendo ineficaz para ciertos elementos como el yodo orgánico ^{[ 27 ]}, además según las valoraciones de expertos realizadas tras el desastre de Fukushima "Los filtros de arena no aguantan los terremotos" ^{[ 26 ]} ).
Por su facilidad de manejo, también se utiliza cuando se necesita transportar material (independientemente de su naturaleza) a un lugar, por ejemplo para servir de lastre o para proteger (saco de arena contra explosiones de astillas y balas ) .
Se utiliza como abrasivo en las fábricas para limpiar piezas metálicas: este proceso es el arenado .
La arena también es un elemento importante en el turismo, cuando está presente en playas y dunas donde también es un elemento fundamental para la protección de la costa.
También se utiliza en chorro de alta presión para dar el efecto desteñido a los jeans .
Enmienda agrícola tanto para aumentar el pH de un suelo que es demasiado ácido (por ejemplo, la horticultura) como para mejorar la textura del suelo y, por supuesto, el suministro de minerales ( carbonato de calcio , para arena de concha ) para ciertos cultivos (por ejemplo, col ).
Defensa costera , para la regeneración de playas que busca contrarrestar la erosión, o para la creación de ciertas islas artificiales especialmente las del Golfo Pérsico .

Economía

Después del aire y el agua, la arena es el recurso más utilizado en el mundo. Representa un volumen de comercio internacional de 70 mil millones de dólares por año ^{[ 28 ]} . Cada año se extraen en todo el mundo más de 15.000 millones de toneladas ^{[ 28 ]} , un tonelaje equivalente a la producción natural de estos sedimentos por los ríos ^{[ ref. deseado]} .

La mitad de la arena utilizada cada año en la construcción en Marruecos , o 10 millones de metros cúbicos, se extrae ilegalmente según un informe del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) publicado en 2019, poniendo en peligro el litoral. Según asociaciones ecologistas marroquíes, los responsables son empresas vinculadas a notables, parlamentarios o militares retirados, con privilegios. La arena se toma sobre todo para la construcción de infraestructura relacionada con el turismo ^{[ 29 ]}

Cuestiones ecológicas

Vista aérea de la duna de Pilat (Francia).

La arena del desierto está formada por granos demasiado redondos y demasiado finos, que sobre todo tienen una superficie demasiado lisa, desfavorable para su agregación ; por lo tanto, no se puede utilizar para la construcción ^{[ 30 ]}^,^{[ 31 ]} .

En muchos países, por lo tanto, la arena se extrae directamente de las playas , del fondo del mar o de canteras contiguas a las playas. Las necesidades de construcción de nuevos edificios conducen a menudo a la extracción incontrolada de arena, sin tener en cuenta las consecuencias ecológicas. Suelen ser graves y provocan la desaparición de playas en determinados lugares, la desfiguración de los paisajes y la salinización de las aguas subterráneas. Debido a la importancia de las apuestas financieras, las disposiciones legales a veces se pasan por alto, o incluso simplemente se ignoran ^{[ 32 ]}^,^{[ 33 ]} .

En el ^sigloXXI , del 75 al 90% de las playas están amenazadas de desaparición ^{[ 30 ]} , debido a la explotación humana o inundaciones marinas.

Las soluciones alternativas, dragado de puertos y cauces, también generan, en caso de exceso, consecuencias ecológicas nocivas. Otro método es triturar rocas blandas para hacer arena, pero su costo es mayor. Los métodos de construcción más ecológicos pueden evitar el uso de arena (madera, materiales compuestos, acero, reciclaje de materiales, etc.), pero esto no será posible en todas partes del mundo.

En 2018, los investigadores anunciaron que habían logrado producir un hormigón a base de arena del desierto, presente en abundancia, que permitiría evitar la esperada escasez de arena marina ^{[ 34 ]} .

Mediante el uso de plantas de energía que pueden ser solares , las plantas de fusión de arena y ladrillos de vidrio permitirían desarenar los desiertos de arena que volverían a reverdecer y construir invernaderos en zonas frías con estos legos de vidrio ^{[ref. necesario]} .

Movilidades de las arenas

Tanto en el agua como en el aire, las arenas finas y su polvo ^{[ 35 ]} se transportan fácilmente, a veces a lo largo de miles de kilómetros. Modifican la química de las aguas meteóricas ^{[ 36 ]} , y las geociencias han demostrado recientemente que a veces juegan un papel importante en términos de equilibrio de nutrientes para grandes ecosistemas ( Amazonia en particular ^{[ 37 ]} ):

Por lo tanto, algunos nutrientes minerales son transportados desde el Sahara hasta el Océano Atlántico y la selva amazónica y centroamericana por las tormentas. Este fenómeno ahora está bien descrito por la NASA en particular, gracias a las imágenes satelitales y los análisis realizados en la atmósfera por varios medios. Se ha estimado que "Cada año, cerca de 182 millones de toneladas de arena son arrastradas y cruzan el Atlántico" ^{[ 38 ]} . Según Reichholf en 1986, el suelo amazónico es a menudo naturalmente muy pobre en potasio y fósforo ( oligotrófico ) y ácido, pero esta arena transportada por el aire (combinada con otros aerosoles de volcanes ysea spray ^{[ 39 ]} ) es localmente una fuente esencial y suficiente de nutrientes para el bosque amazónico ^{[ 40 ]}^,^{[ 41 ]}^,^{[ 42 ]} , en particular explicaría aportes anuales promedio de 26,9 kg/ha/año para la fósforo y 12,6 kg/ha/año de potasio ^{[ 40 ]} . Los ecosistemas andinos también se benefician del calcio y otros nutrientes traídos por el Sahara ^{[ 43 ]} .

El avance de la desertificación en África o en el desierto de Gobi puede, por tanto, aumentar el contenido de sílice y partículas de los desiertos en el aire y ser arrastrado por tornados y tormentas de arena. Estos fenómenos están comenzando a ser modelados ^{[ 44 ]}^,^{[ 45 ]} .

Sedimentación

La invasión de arena es un fenómeno de traer arena a la tierra o al agua.

Los ejemplos incluyen el Canal du Midi , la laguna de Venecia , el aterramiento de la red de carreteras marroquíes , así como la bahía del Mont Saint-Michel .

La invasión de arena también designa la parálisis de un vehículo atascado en la arena.

Expresiones

Sable era el nombre de un polvo fino hecho de piedra pómez u otras sustancias absorbentes, que se rociaba sobre una carta escrita para secar la tinta, antes de la generalización del papel secante .

A veces basta un grano de arena para bloquear el funcionamiento de un mecanismo ; por extensión, el término designa una pequeña perturbación que bloquea todo un sistema (organización humana, estrategia, pensamiento único, etc.).

El arenero es un lugar para que jueguen los niños; por extensión, designa el entorno infantil (“los playboys de los areneros”, Morgane de toi , Renaud ) o lugar de aprendizaje.

La arena del tiempo : el fluir del tiempo, por analogía con el reloj de arena .

El hombre de arena : personaje de la imaginación infantil que pasa la tarde en la habitación de los niños y les tira arena para que cierren los ojos y se duerman. Así termina cada episodio de la serie de culto " Buenas noches a los pequeños " .

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Véase también

Sobre otros proyectos de Wikimedia:

la arena , en Wikimedia Commons
sable , sur le Wiktionnaire ( tesauro )

Hay una categoría dedicada a este tema: Arena .

Bibliografía

Novelas, ensayos...

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Literatura científica

McLachlan A (1983). Ecología de la playa de arena: una revisión . En Playas de arena como ecosistemas (págs. 321–380). Springer Países Bajos.
Reise K & Ax P (1979) No existe un “tiobios” meiofaunal limitado al sistema anaeróbico de sulfuros de arena marina . Biología marina, 54(3), 225-237 ( currículum )
Wieser W, Ott J, Schiemer F & Gnaiger E (1974) Un estudio ecofisiológico de algunas especies de meiofauna que habitan en una playa de arena en las Bermudas . Biología marina, 26(3), 235-248 ( currículum )

Filmografía

"Le Sable: investigación sobre una desaparición", del director francés Denis Delestrac, emitido en Arte,28 de mayo de 2013.
Woman of the Sands , película japonesa dirigida por Hiroshi Teshigahara .

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Debajo de los Mapas - Arena, en peligro de extinción | ARTE

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