Sand

Feiner Quarzsand mit Windrippeln in der marokkanischen Wüste

Teufelsmauer bei Weddersleben, Sachsen-Anhalt: Kreidezeitliche Sandsteine verwittern zu einem hellen, sandigen Boden, der in der Umgebung der Klippen, noch kaum von Vegetation bewachsen, gut erkennbar ist.

Das sogenannte Hjulström-Diagramm gibt den Zusammenhang von Fließgeschwindigkeit des Transportmediums Wasser und der Korngröße des transportierten Materials wieder.

Quarzsand bei 200-facher Vergrößerung

Sand unter dem Elektronen­mikroskop. Es handelt sich um sogenannten Ottawa Silica Sand aus Illinois, geologisch sehr alte, natürlich entstandene Quarz­sandkörner, die aber rezent nicht durch natürliche Verwitterung sondern anthropogen, während des Abbaues eines ordovizischen Sandsteins aus dem Gesteinsverband herausgelöst wurden.

Sand aus Vulkan­gesteins­körnern (überwiegend Basalt) unter dem Stereomikroskop (ganz oben links) und unter dem Raster­elektronen­mikroskop (ganz oben rechts). Darunter die zugehörigen EDX-Spektren (der höchste Peak repräsentiert jeweils Silizium, die kleineren Sauerstoff, Eisen, Aluminium, Kalzium, Natrium und Kalium). Ganz unten zwei REM-vergrößerte Sandkörner. Sehr deutlich erkennbar ist, dass diese Sandkörner faktisch keine Zurundung oder Abnutzung zeigen, also offensichtlich geologisch extrem jung sind. Es handelt sich um Strandsand aus Island.

Datei:Icelandic Sand µCT.ogv

Sand ist ein natürlich vorkommendes, unverfestigtes Sediment, das sich aus einzelnen Mineralkörnern mit einer Korngröße von 0,063 bis 2 mm zusammensetzt. Sand ist also gröber als Schluff (Korngröße 0,002 bis 0,063 mm) und feiner als Kies (Korngröße 2 bis 63 mm). Sand zählt außerdem zu den nicht bindigen Böden.

Die Bezeichnung „Sand“ ist nicht abhängig von der mineralischen Zusammensetzung. Der weitaus überwiegende Teil aller Sande besteht jedoch mehrheitlich aus Quarzkörnern. Vor allem dieser Quarzsand ist ein bedeutender Rohstoff für das Bauwesen sowie für die Glas- und Halbleiterindustrie.

Entstehung

Der erste Sand der Erdgeschichte entstand aus magmatischen und metamorphen Gesteinen (z. B. Granit oder Gneisen), die durch physikalische Verwitterung in kleinere Blöcke oder, bedingt durch chemische Verwitterung entsprechend anfälliger Gesteinsbestandteile, direkt in einzelne Mineralkörner zerfielen.

Solche Blöcke und Körner werden anfangs durch Schwerkraft, nachfolgend, bei nachlassendem Gefälle, vor allem durch Wasser von ihrem Ursprungsort weg transportiert (Erosion). Durch anhaltenden Wassertransport werden sie mehr oder weniger stark nach Größe und spezifischem Gewicht (abhängig vom Mineral aus dem sie bestehen) sortiert, indem nach Unterschreiten einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit die größeren Blöcke abgesetzt werden und zurück bleiben und nur noch Körner in Sandgröße und darunter weiter transportiert werden. Auch Wind kann Sand transportieren und hat aufgrund der geringeren Dichte von Luft generell eine stärkere Sortierwirkung und braucht überdies höhere Geschwindigkeiten, um Sand transportieren zu können. Sobald sich die Strömungsgeschwindigkeit des Transportmediums weit genug verringert, setzen sich die Sandkörner ab – das Ergebnis ist ein sandiges Sediment. Dieses kann bei Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit jedoch wieder in Bewegung geraten, also erodiert werden.

Da die Innere Oberfläche eines gegebenen Volumens von Sand größer ist als bei einem gleich großen Felsblock, können Verwitterung und Abnutzung bei kleinen Körnern besser ansetzen, so dass sich Korngröße, Kornform und Mineralbestand eines Sandes vergleichsweise (in geologischen Zeiträumen betrachtet) rasch ändern. So entstehen aus kleinen Körnern noch kleinere, indem sie entlang der Kristallgrenzflächen gespalten oder indem durch Zusammenstöße während des Transports kleinere Fragmente herausgebrochen werden. Einige Minerale werden unter Witterungseinfluss relativ (in geologischen Zeiträumen betrachtet) schnell chemisch in Tonminerale umgewandelt oder ganz aufgelöst (z. B. Feldspäte, mafische Minerale oder Karbonate), sodass ihr Anteil an der Gesamtmenge des Sandes im Vergleich zu chemisch resistenteren Mineralen (z. B. Quarz) deutlich abnimmt.

Durch mechanische Beanspruchung beim Transport ändert sich die Form der Einzelkörner. Generell gilt, dass Ecken und Kanten umso mehr gerundet und abgeschliffen werden, je länger der Transportweg ist. Dies ist allerdings kein linearer Prozess: Je runder und kleiner die Körner werden, umso widerstandsfähiger sind sie gegen weitere Veränderungen. Untersuchungen ergaben, dass häufig ein Transportweg von Tausenden von Kilometern nötig ist, um kantige Sandkörner mittlerer Größe auch nur mäßig zu verrunden.

Beim Transport entlang von Flussläufen können diese Weglängen nur selten erreicht werden, und auch die stetigen Bewegungen in der Brandungszone einer Küste reichen in den meisten Fällen nicht aus, um die heutzutage feststellbare gute Rundung vieler Sandkörner zu erklären, besonders dann nicht, wenn der Sand hauptsächlich aus widerstandsfähigem Quarz besteht. Erklärt wird dies damit, dass der weitaus größte Teil des heute auf der Erde vorkommenden Sandes der Verwitterung von Sandsteinen entstammt und somit schon mehrere Erosions- und Sedimentationszyklen hinter sich hat: Sand wird abgelagert (sedimentiert), überdeckt durch andere Sedimente und dadurch verdichtet. Die Sandkörner werden schließlich während der Diagenese durch ein Bindemittel miteinander verkittet und ein Sandstein entsteht. Wenn ein Sandstein infolge einer tektonischen Hebung wieder and die Erdoberfläche gelangt und dadurch Verwitterung und Erosion ausgesetzt ist, werden die Einzelkörner freipräpariert und beim folgenden Transport wieder ein wenig weiter abgerundet, letztlich abgelagert und es schließt sich ein weiterer Zyklus an. Selbst wenn man eine Zyklusdauer von 200 Millionen Jahren annimmt, so kann ein heutiges, gut gerundetes Quarz-Sandkorn durchaus zehn solcher Zyklen und damit fast die halbe Erdgeschichte durchlaufen haben. Im Gegensatz dazu sind Sande als Lockersediment an der Erdoberfläche höchstens eine Million Jahre alt.

Als Sonderfall ist Sand zu sehen, der aus den Kalkskeletten abgestorbener Meerestiere entstanden ist, beispielsweise aus Muschelschalen oder Korallen. In geologischen Zeiträumen betrachtet ist dieser Sand sehr kurzlebig, da die Einzelkörner während der Diagenese normalerweise so stark verändert werden, dass sie nach einer erneuten Heraushebung und Erosion nicht mehr in ihrer ursprünglichen Form herausgelöst werden können. Zudem verwittert Kalkstein nur in aridem Klima rein physikalisch, ansonsten bevorzugt chemisch, d. h., er wird eher aufgelöst anstatt in kleine Fragmetne zerlegt.

Einteilung und Bezeichnungen

In der Bodenkunde ist Sandboden die grobkörnigste der vier Hauptbodenarten. Nach der im deutschsprachigen Raum bevorzugten Einteilung nach DIN 4022 reicht die Korngröße Sand von 0,063 bis 2 mm Äquivalentdurchmesser und liegt damit zwischen Schluff (< 0,063 mm) und Kies (> 2 mm). Dabei wird wie folgt weiter unterteilt:

Sand (S/Sa)	Korngröße
Grobsand (gS/CSa)	0,63 – 2 mm
Mittelsand (mS/MSa)	0,2 – 0,63 mm
Feinsand (fS/FSa)	0,063 – 0,2 mm

In der Praxis findet man jedoch auch geringfügig andere Klassengrenzen und Bezeichnungen. Nachfolgende Aufzählung nennt weitere Bezeichnungen:

• Feinstsand wird in der Bodenkunde traditionell als 0,125 mm – 0,250 mm ausgeschieden – nach DIN beim Feinsand einzuordnen
• Grobschluff und Sand werden nach der Einteilung nach Von Engelhardt seit 1953 als Psammite bezeichnet (im Gegensatz zu den feinkörnigeren Peliten).
• Gröberer Sand heißt in Norddeutschland Grand, eine Bezeichnung, die auch in der Einteilung nach von Engelhardt für einen Korngrößenbereich verwendet wird, der den größten Teil der Grobsand- und der Feinkiesklasse der DIN-Norm umfasst.
• Sande, die hauptsächlich aus Körnern einer Korngröße bestehen, nennt man gut sortiert; entsprechend sind schlecht sortierte Sande solche, in denen ein breites Korngrößenspektrum vertreten ist.
• Schlechtsortierte Sande mit hohem Feinanteil sind bindiger als gutsortierte, feine Sande bindiger als grobe: Sie nehmen – unabhängig von jeweiliger Korngröße und der Gesteinsart – mehr Wasser, aber auch mehr Bindemittel auf.
• Rundsande bestehen primär aus rundlichen Komponenten (wie Geröll oder Kies), kantige Sande aus ebensolchen Körnern (Bruch- und Brechsande). Scharfkantige Sande werden wesentlich kompakter, sowohl in der Sedimentation als auch in Baumaterialien, weil sich die Körner verkanten. Sie lassen sich aber schlechter mischen und belasten alle Werkzeuge enorm.
• Flugsand nennt man den infolge seiner Reinheit, seiner geringen Korngröße und seiner guten Sortierung durch den Wind besonders leicht beweglichen Sand. Bei großflächigem Auftreten tritt er oft in Form von Dünen in Erscheinung.
• Geringbindige Sande können bei einem gewissen Wassergehalt „verflüssigt“ werden und sind dann unter dem Begriff Treibsand bekannt.
• Flusssand ist ein feinkörniger Sand, der in einem Fluss von der Strömung transportiert und dabei sortiert wurde und dessen Körner durch Reibung gerundet wurden. Er ist ausgewaschen und hat somit einen geringen Anteil an Schwebstoffen und an wasserlöslichen Stoffen. Er wird daher gern als Rohstoff in der Bauwirtschaft bzw. für die Betonherstellung verwendet. In Sandgruben abgebautes Material muss meist noch gewaschen werden, weil sich tonige und organische Bestandteile angereichert haben.
• Bruchsand, natürliche scharfkantige Sande als Verwitterungsprodukt
• Quetschsand ist künstlich hergestellter Sand mit gebrochenen, scharfkantigen Körnern, siehe Gebrochene Mineralstoffe

Zusammensetzung

Überwiegend karbonatischer Sand vom Kalalau-Strand auf Kauai, Hawaii-Inseln, mit Korallenbruchstücken und Foraminiferengehäusen, aber auch Olivin- (grünlich) und Basaltkörnern (dunkel). Die Bildbreite beträgt 5,5 mm.

Die ausgesiebte grobere Sandfraktion (> 0,125 mm) einer 12.000 Jahre alten Sedimentprobe vom antarktischen Kontinentalhang besteht ausschließlich aus Mikrofossilien: Radiolarien (aus amorphem SiO₂, die gräulichen, eigentlich transparenten Sphäroiden), Schwammnadeln (ebenfalls aus amorphem SiO₂) und Foraminiferen (aus CaCO₃ und agglutiniertem Silt/Schluff, die größeren und/oder helleren Sphären). Die Breite des Bildausschnittes beträgt etwa 10 mm.

Blick hinunter auf Papakolea Beach (Hawaii-Hauptinsel) mit seinem grünlichen Olivinsand.

Wind türmt Sandkörner aus natürlichem Gips zu den charakteristischen weißen Sanddünen des White Sands National Monument in New Mexico auf.

Da für die Bezeichnung Sand nur die Korngröße, nicht aber die mineralische Zusammensetzung ausschlaggebend ist, können Sande vielseitig zusammengesetzt sein. Der weit überwiegende Anteil der heute auf der Erde vorkommenden Sande sind jedoch Quarzsande, das heißt Sande, in denen der Anteil von Körnern aus Quarz (SiO₂) gegenüber denen aus anderen Mineralen dominiert. Grund dafür ist der relativ hohe Anteil von Quarz in den Gesteinen der Erdkruste sowie seine relativ große Härte (7 auf der 10-stufigen Mohs’schen Härteskala) und seine hohe Resistenz gegen chemische Verwitterung. Je nach lokaler Geologie und sonstigen Gegebenheiten können jedoch auch Sande ganz anderer mineralischer Zusammensetzung auftreten.

• Karbonatsand, benannt nach seinem Hauptbestandteil Kalziumkarbonat (CaCO₃), findet sich überwiegend an Stränden von Inseln mit vorgelagertem Korallenriff. Diese werden daher auch engl. back reef sands oder, aufgrund ihres relativ hohen Anteils an Korallenbruchstücken, umgangssprachlich „Korallensand“ genannt. Auch ohne vorgelagertes Korallenriff können unter bestimmten Bedingungen, z. B. in Ermangelung von Quarzsand, an Stränden relativ reine Karbonatsande, dann meist aus mehr oder minder gerundeten Bruchstücken von Molluskengehäusen, akkumulieren, die umgangssprachlich als „Muschelsand“ bezeichnet werden. Molluskenbruchstücke kommen aber aber auch in quarzdominierten marinen Strandsanden häufig vor.
• Auf Inseln vulkanischen Ursprungs treten Sande auf, die aus der physikalischen Verwitterung von Vulkangesteinen hervorgingen. Dazu gehören unter anderem die grünlichen Olivin- und die dunklen Basaltsande auf den Hawaii-Inseln. Basaltsand besteht, anders als Olivin- oder Quarzsand, aufgrund der mikroskopischen Größe der Mineralkörner des Basaltes nicht aus einzelnen Mineralkörnern, sondern aus sandkorngroßen Gesteinsbruchstücken. Da die Hawaii-Inseln sowohl vulkanischen Ursprunges als auch von Riffen umgeben sind, kommen an deren Stränden auch gemischt karbonatisch-vulkanische Sande vor.
• In extrem trockenen Regionen der Erde können auch Sande aus relativ leicht in Wasser löslichen Mineralen entstehen. Ein Beispiel hierfür ist der feine Gipssand, der die weißen Dünen des White Sands National Monument in der Chihuahua-Wüste in New Mexico bildet.

Verbreitung

Sanddünen im Sossusvlei im Südwesten Namibias

Sand, und in diesem Zusammenhang bezieht sich die Bezeichnung vor allem auf Quarzsand, kommt in mehr oder weniger großer Konzentration überall auf der Erdoberfläche vor. Es gibt jedoch deutliche Unterschiede in der Verbreitung, die von Faktoren wie Ausgangsgestein, Klima, regionalen und lokalen geologischen Gegebenheiten, Relief und Transportmedium abhängen. Sand ist ein Sediment und findet sich daher vor allem in Sedimentbecken. Im Hochgebirge, einem ausgesprochenen Erosionsgebiet, ist Sand daher nur vereinzelt zu finden, vor allem in Moränen von Talgletschern und in den Ablagerungen der Fließgewässer. Im Mittelgebirge aber überwiegend in Tiefebenen werden hingegen große Mengen Sand von mäandrierenden Flüssen transportiert und sedimentiert. Auch am Grund von Seen gibt es teils mächtige Sandablagerungen, insofern dort größere Flüsse einmünden. Von Sandbänken und Überschwemmungsflächen kann feiner Sand ausgeblasen und über weite Stecken transportiert werden (äolischer Transport), wie überhaupt das Fehlen einer geschlossenen Vegetationsdecke das Angreifen des Windes begünstigt. So ist für viele Menschen der Begriff „Wüste“ mit dem Bild von Dünen verbunden, und tatsächlich sind große Teile der Sahara und der Namib sowie die westasiatischen Wüsten als sog. Sandwüsten von Sand geprägt (wenn er auch nicht immer in Form von Dünen auftritt). In den kalten Klimazonen sind weite Sandflächen in der Umgebung von Vorlandgletschern und Inlandeis zu finden, die man als Sander bezeichnet. Die Schmelzwässer der Inlandeisschilde der letzten Eiszeiten sind beispielsweise verantwortlich für den Sandreichtum Norddeutschlands und insbesondere Brandenburgs. Nennenswerte Sandablagerungen gibt es auch, wo Flüsse unter Bildung eines Deltas ins Meer münden. Der Sand wird dann durch küstenparallele Strömungen weiterverteilt und tritt an Flachküsten als Strand und Sandbank in Erscheinung. Bei Stürmen wird dieser Sand aufgewühlt und von den Küstenbereichen weg transportiert. So werden durch Flüsse, Strömungen und Stürme große Mengen Sand auf den Kontinentalschelfen abgelagert, von wo aus Teile durch Suspensionsströme bis in die Randbereiche der Tiefsee-Ebenen gelangen.

Generell lässt sich auch sagen, dass es dort besonders große Sandvorkommen gibt, wo Sandstein an der Erdoberfläche ansteht und somit als Ausgangsmaterial dienen kann. In Gebieten, in denen der Untergrund überwiegend aus Kalkstein besteht, und in denen humides Klima herrscht, dominiert hingegen chemische Verwitterung: Das Gestein wird eher aufgelöst als zerkleinert und das Gelände weist den typischen Formenschatz des Karstes auf. Kalksand hat unter diesen Bedingungen aufgrund seines großen Oberfläche-Volumen-Verhältnisses nur eine geringe Lebensdauer. So lässt sich beispielsweise die weitgehende Abwesenheit von Sandstränden an der kroatischen Küste erklären, denn sowohl an der Küste selbst als auch in weiten Gebieten des Landesinneren beißen ausschließlich karbonatische Gesteine aus (dinarischer Karst). Weiterhin spielt die chemische Verwitterung auch in den kontinentalen, immerfeuchten Tropen eine bedeutende Rolle, und auch hier sind aus diesem Grund größere Sandvorkommen eher selten.

Durch Wind bewegter Sand und andere feinkörnige Sedimente können nach dem Prinzip des Sandstrahlgebläses an Felsformationen Korrasion (Windschliff, Winderosion) bewirken und charakteristische, mitunter bizarre Erosionsformen, beispielsweise Windkanter, Pilzfelsen oder Yardangs, herausbilden.

Sand als Lebensraum

An Land

Mitteleuropa

Angeschnittener Boden in der Lüneburger Heide: Podsol über Sand.

Buchenwald im Burgwald (Hessen), einem Buntsandsteingebiet.

Reine Sandböden bestehen in Mitteleuropa, wie fast überall auf der Welt, zum allergrößten Teil aus Quarzkörnern. Die durch Sandböden gekennzeichneten Tiefländer Nordmitteleuropas werden auch als Geest bezeichnet. Sie sind das Resultat pleistozäner Sandablagerungen. In Mittel- und Süddeutschland bestehen Sandbodenlandschaften vor allem in Gegenden, in denen die Sand-, Schluff- und Tonsteine der Buntsandstein-Serie großflächig ausbeißen.

Quarzsandböden gehören zu den am wenigsten fruchtbaren Bodenarten, da Minerale, die bei ihrer Verwitterung Nährstoffe freisetzen bzw. speichern können, in solchen Böden kaum zur Verfügung stehen. Auch versickert Wasser relativ schnell in dem relativ grobporigen Substrat und Nährstoffe werden rasch ausgewaschen. Als Boden entwickeln sich bevorzugt Podsole oder podsolige Braunerden. Die Sandbodenlandschaften Mitteleuropas sind jedoch nicht vergleichbar mit den relativ kahlen und vermeintlich toten Wüsten Afrikas oder Australiens. Da hierzulande ausreichend Wasser vorhanden ist, werden offene Sandflächen relativ zügig von Pionierpflanzen, wie dem Strandhafer (Ammophila spp.), der Sandsegge (Carex arenaria), dem Silbergras (Corynephorus canescens) und den Quecken (Agropyron spp.) besiedelt. Später folgen u. a. Heidekräuter (Erica spp.), die an die relativ trockenen Standorte sehr gut angepasst sind. Unter natürlichen Bedingungen würden sich letztlich Buchen- oder Eichen-Birken-Mischwälder entwickeln, die zahlreichen Pflanzen und Tieren einen Lebensraum bieten.

In Mitteleuropa existieren aber kaum mehr ursprüngliche Landschaften. Die Sandböden werden forstwirtschaftlich genutzt und tragen meist Kiefernmonokulturen, wie in Brandenburg oder in der Altmark. Die offene Landschaft, z. B. der Lüneburger Heide, ist durch Rodung ehemals vorhandener Wälder entstanden und damit ebenfalls eine Kulturlandschaft.

Da die noch vorhandenen natürlichen Lebensgemeinschaften der Sandlandschaften Mitteleuropas durch den Einfluss des Menschen in ihrem Bestand bedroht sind, werden Maßnahmen getroffen, um sie unter Schutz zu stellen. Ein Beispiel hierfür war der Biotopverbund Sandachse Franken.

Übrige Welt

Welwitschia mirabilis

Nicht nur im humiden Klima Mitteleuropas dienen Sandlandschaften als Lebensraum. Auch in den eher lebensfeindlichen Sandwüsten Afrikas, Asiens und Australiens leben zahlreiche Tier- und Pflanzenarten, die sich im Laufe der Evolution an die extremen Bedingungen angepasst haben. Als Beispiel für eine Pflanze ist die Welwitschie (Welwitschia mirabilis) zu nennen, die nur in der Namibwüste vorkommt. Von den Landwirbeltieren sind es vor allem die Schuppenkriechtiere, die mit den extremen Bedingungen am besten zurecht kommen. Ein besonders spektakuläres Beispiel ist der Dornteufel (Moloch horridus) in der australischen Wüste. Da die Sandflächen tagsüber von der Sonne auf über 60°C erhitzt werden, bewegen sich zahlreiche Tiere durch den Sand „schwimmend“ fort, u. a. der Apothekerskink (Scincus scincus) und die Beutelmulle (Notoryctes spp.) in Australien oder der Nebeltrinkerkäfer (Onymacris unguicularis) in der Namib.

In Gewässern

Kotschnüre des Wattwurms (Arenicolites marina) in einem Sandwatt in der Bretagne.

Sandiges Sediment tritt am Grund von Seen, Flüssen und küstennahen Meeresregionen auf. Im Hinblick auf seine Funktion als Lebensraum wird es auch als sandiges Substrat bezeichnet. Die Lebensgemeinschaft, die sich auf sandige Substrate spezialisiert hat, wird Psammon genannt. Hierbei wird das Makropsammon vom Mesopsammon unterschieden. Zum Makropsammon gehören strudelnde und sedimentfressende sowie einige wenige räuberische Invertebraten. Im Süßwasser sind dies vor allem Muscheln und Schnecken, im Meer auch Krebstiere, insbesondere die „Maulwurfkrebse“ („Thalassinidea“), Borstenwürmer, Seeigel und Seesterne. Bauten von Organismen des Makropsammons sind in Sandsteinen fossil überliefert (z. B. Ophiomorpha, Arenicolites oder Skolithos). Beim Mesopsammon handelt es sich um Eukaryoten und verzwergte Invertebraten, die im Porenraum des Sediments leben. Dies sind Ciliaten, Urochordaten, Nematoden und verzwergte Vertreter der Weichtiere, Stachelhäuter, Borstenwürmer und Krebstiere. Im Süßwasser gehören auch Insektenlarven dazu.

Verwendung

Modellierung einer Sandskulptur beim Sand World Festival 2003 in Lübeck-Travemünde

Ein ICE 3 stößt an zahlreichen Drehgestellen Bremssand aus

Sand bildet in vielen Wirtschaftszweigen eine grundlegende Rohstoffkomponente und ist daher von wesentlicher wirtschaftlicher Bedeutung. In erster Linie dient er als Baustoff im Tief-, Verkehrswege-, und Erdbau. Des Weiteren stellt Sand einen wesentlichen Zuschlagsstoff (Gesteinskörnung) bei Baustoffen wie Beton und Mörtel dar, der als gut formbare Masse, auch für die Innen- und Fassadenverzierung von Gebäuden verwendet wird. Im Bauwesen unterscheidet man Grubensande, Bruchsande, Brechsande, Flusssande und Meeressande. Quarzreicher Sand ist zudem ein Rohstoff für die Zementherstellung.

Quarzsand wird auch als Strahlmittel beim Kugelstrahlen („Sandstrahlen“) eingesetzt. Als Ersatzmittel wird zunehmend feinkörniger Korund eingesetzt, da der Silikatstaub eine Silikose („Staublunge“) hervorrufen kann. Zudem eignet sich der Sand als Schleif-, Scheuer- und Poliermittel. Quarzsand ist auch Grundstoff für die Glasherstellung. Weiterhin wird Sand (Kies) als Filtermedium in der Wasser- und Abwasseraufbereitung verwendet.

Bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen dient siliziumreicher Sand als Grundstoff für die Fertigung von Halbleitern. Mit Hilfe des sogenannten Formsandes lassen sich im Metallguss-Verfahren Metallteile herstellen. In der Entwässerungstechnik ist Sand bedeutend als Filtermaterial in der Abwasserreinigung, zum Beispiel bei Retentionsbodenfiltern.

Da Sand ein verhältnismäßig großes Porenvolumen hat, sind unterirdische Sand- und Sandsteinvorkommen wichtig als Speichermedium für Trinkwasser, Erdöl und Erdgas; oberirdisch kann Sand auch als Ölsand wirtschaftliche Bedeutung haben. Für den Fremdenverkehr ist Sand eine besondere Attraktion, wenn es oberflächliche Sandvorkommen in Form von Sandstränden und Dünen an der Küste gibt. Zudem findet er als Gestaltungselement in der Landschaftsplanung, im Gartenbau, im Sportbereich und auf Kinderspielplätzen (Sandkasten) Verwendung. Gewisse Sandarten eignen sich als Baustoff für Sandskulpturen.

Schienenfahrzeuge verfügen meist über eine Sandungsvorrichtung, aus der Sand auf die Schienen abgegeben werden kann, um den Reibungswiderstand der Schiene während des Bremsvorganges oder Anfahrens des Zuges zu erhöhen. Streusand wird im Winter bei Glatteis auf Fahrbahnen sowie Rad- und Fußwegen zur Wiederherstellung eines annähernd normalen Reibungswiderstandes des Untergrundes eingesetzt.

In der Vergangenheit (17. oder 18. Jahrhundert) wurde Sand als Schreibsand (auch Streusand genannt) zum Trocknen der schreibnassen Tinte verwendet, später aber durch Löschpapier ersetzt.

In Sanduhren rieselt trockener Sand durch eine kleine Öffnung. Vogelsand wird als Einstreu in Vogelkäfigen verwendet. Er dient unter anderem den Vögeln als Verdauungshilfe. Nasser Sand wird an Stränden zum Bau von Sandburgen verwendet. Sandsäcke dienen als provisorischer Hochwasserschutz und als Schutz vor Geschossen im militärischen und zivilen Bereich.

Sand als endliche Ressource

Nur Quarzsande und nur solche mit ganz bestimmten kompositionellen und texturellen Eigenschaften sind für die Bauindustrie, z. B. zur Herstellung von Beton, geeignet. Durch das weltweite Bevölkerungs- und Städtewachstum und die damit verbundene Bautätigkeit besteht eine enorme Nachfrage nach diesen speziellen Sanden, deren natürliche Vorkommen zunehmend zur Neige gehen. Dies führt teilweise bereits zu internationalen Konflikten. Der französische Regisseur Denis Delestrac drehte 2012 den Dokumentarfilm Sand Wars (deutsche Fassung: Sand - die neue Umweltzeitbombe) über die Auswirkungen dieses Bausandmangels. Außerdem zeigt der Film die ökologischen und ökonomischen Auswirkungen sowohl des legalen als auch zunehmend illegalen Sandabbaues und -handels. In Indien gehören Berichte über die sogenannte Sandmafia zu den Alltagsnachrichten.

Quietschender Sand

Quietschender Sand (engl. squeaky sand) ist ein geologisches Phänomen, das an Sandstränden auftritt. Sand kann unter gewissen Bedingungen bei jedem Schritt unter den Füßen quietschen. Das Phänomen ist ähnlich dem Singenden Sand. Dieser wird in der Literatur allerdings nicht in Bezug auf Schritte an Sandstränden, sondern in Zusammenhang von Wind in Sandwüsten beschrieben. Die Geräusche von Quietschendem Sand sind ganz andere als beim Singenden Sand.

Quietschenden Sand findet man an Stränden auf allen Kontinenten der Welt. Nötig ist ein nichtbindiger Boden. Quietschender Sand tritt nur bei bestimmten Arten von Sand (Silikate, frei von Kalk) und einer bestimmten Korngröße (etwa 150-500 Mikrometer), auf. Der Sand muss in einer geschichteten, sogenannten „gestörten Lage“ (hervorgerufen meist durch Wind) liegen. Zudem spielt die Feuchtigkeit eine Rolle. Der Sand muss auch gut verwittert, die Oberflächen der Sandkörner glatt und abgerundet sein. Das Quietschen des Sandes entsteht durch mechanische Beanspruchung: Wenn man über ihn läuft, entstehen Druck und Reibung. Die quietschenden Geräusche werden also von der Reibung der Sandkörner hervorgerufen.

Im Südosten Australiens wurde ein Strand nach dem quietschenden Sand benannt: Squeaky Beach. Datei:KotogahamaWorking.ogg

Rund um den Sand

• Der Reibungswinkel von Sandkegeln hängt von der Beschaffenheit der Körner ab.
• Grubensand ist in Sandgruben gewonnener Sand.
• Durch Blitzeinschlag in Sand kann Fulgurit, ein natürliches Glas, entstehen.
• Sandfänge in Fließgewässern und Kläranlagen dienen dem Rückhalt sedimentierbarer Stoffe mit einer höheren Dichte als der von Wasser.
• Sandhose bezeichnet durch einen begrenzten Luftwirbel aufgewirbelten Sand, großflächig spricht man von Sandsturm.
• Der Sandmann im deutschsprachigen Volksmythos streut den Kindern beim Einschlafen Sand in die Augen. Die Titelfigur der Sendung Unser Sandmännchen wurde daraus abgeleitet.
• Sandrosen sind natürliche Gebilde aus Gips oder Baryt, die aus wässrigen Lösungen im Sand auskristallisieren
• Die Wärmeleitung von Sand hängt von seiner Feuchtigkeit ab, siehe Temperaturleitfähigkeit.
• Hüttensand ist granulierte Hochofenschlacke.

„Sand“ als Symbol

„Sand“, als rhetorische Figur, findet sich in vielen Redewendungen. Dabei ist sie oft negativ besetzt:

• Jemandem Sand in die Augen streuen für „jemanden täuschen“
• Etwas in den Sand setzen für „einen Misserfolg verursachen“
• Sand im Getriebe für „ein gestörter Ablauf“
• Wie Sand am Meer für „unzählbar große Anzahl“
• Den Kopf in den Sand stecken für „eine Gefahr nicht sehen wollen“ oder „frühzeitig aufgeben“
• Auf Sand gebaut sein für „eine unsichere Grundlage haben“
• Im Sande verlaufen für „ein ergebnisloses Ende“
• Wie Sand durch die Finger rinnen für „etwas nicht Greifbares oder Verlorenes“

In Bildfiguren (z. B. Spuren im Sand) ist Sand ein Symbol für die (vergehende) Zeit. Besonders ausdrucksstark in dieser Hinsicht sind Sanduhren, zumal sie nur für die Bestimmung endlicher Zeiträume benutzt werden („die Zeit verrinnt“).

Literatur

• Hans Füchtbauer (Hrsg.): Sediment-Petrologie, Bd. 2: Sedimente und Sedimentgesteine. 4. Aufl. Schweitzerbart, Stuttgart 1988, ISBN 3-510-65138-3.
• Raymond Siever: Sand. Ein Archiv der Erdgeschichte. Verlag Spektrum der Wissenschaft, ISBN 3-922508-95-2.
• Michael Welland: Sand - A Journey Through Science and the Imagination. University Press, Oxford 2009.

Weblinks

Wiktionary: Sand – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Commons: Sand – Sammlung von Bildern

Wikiquote: Sand – Zitate

• Die Verwendung von Sand und Kies als Rohstoff für den Straßen und Tiefbau
• Von der Sandphysik bis zu den Sandgirls, ein breites Kompendium über viele Sand-Themen
• Sand-Sammlung von Daniel Helber
• Yet Another Sand Collector--Derzeit weltgrößte virtuelle Sandsammlung von Frank Winger
• Collectif Le Peuple des Dunes -- Protestbewegung in der Bretagne gegen Sand-Raubbau vor der bretonischen Küste*
• Sand – die neue Umweltzeitbombe (Frankreich 2013, 74 Min), deutsche Fassung des Films Sand Wars von Denis Delestrac auf vimeo.com