Kum

İdehan Ubari'deki kum tepeleri, Libya ⓘ

Kumların tasviri:
cam, kumul, kuvars
volkanik, biyojenik mercan, pembe mercan
volkanik, granat, olivin.
Örnekler Gobi Çölü, Estonya, Hawaii ve Amerika Birleşik Devletleri anakarasından alınmıştır. (her biri 1x1 cm) ⓘ

Kum, ince bölünmüş kaya ve mineral parçacıklarından oluşan granüler bir malzemedir. Kum çeşitli bileşimlere sahiptir ancak tane boyutu ile tanımlanır. Kum taneleri çakıldan daha küçük ve siltten daha iridir. Kum aynı zamanda dokusal bir toprak sınıfını veya toprak türünü de ifade edebilir; yani kütle olarak yüzde 85'ten fazla kum büyüklüğünde parçacıklar içeren bir toprak. ⓘ

Kumun bileşimi, yerel kaya kaynaklarına ve koşullara bağlı olarak değişir, ancak iç kıta ortamlarında ve tropikal olmayan kıyı ortamlarında kumun en yaygın bileşeni, genellikle kuvars formunda olan silikadır (silikon dioksit veya SiO₂). ⓘ

Kalsiyum karbonat ikinci en yaygın kum türüdür, örneğin aragonit, son 500 milyon yılda çoğunlukla mercan ve kabuklu deniz hayvanları gibi çeşitli yaşam formları tarafından oluşturulmuştur. Örneğin, Karayipler gibi resiflerin milyonlarca yıldır ekosisteme hakim olduğu bölgelerde görülen birincil kum türüdür. Biraz daha nadir olarak kum, ABD'deki White Sands Ulusal Parkı ve Salt Plains Ulusal Vahşi Yaşam Sığınağı gibi yerlerde bulunduğu gibi alçıtaşı ve selenit gibi kalsiyum sülfattan oluşabilir. ⓘ

Kum, insan zaman ölçeklerinde yenilenemeyen bir kaynaktır ve beton yapımına uygun kum yüksek talep görmektedir. Çöl kumu, bol miktarda bulunmasına rağmen, beton için uygun değildir. Her yıl 50 milyar ton plaj kumu ve fosil kum inşaat için kullanılmaktadır. ⓘ

Fas Çöl bölgesi Afrika Aralık 2005 ⓘ

Kompozisyon

Kuvars plaj kumundaki ağır mineraller (koyu) (Chennai, Hindistan) ⓘ

Utah, Mercan Pembesi Kum Tepeleri Eyalet Parkı'ndan kum. Bunlar, turuncu rengi sağlayan hematit kaplamalı kuvars taneleridir. ⓘ

Pismo Plajı, Kaliforniya'dan kum. Bileşenler temel olarak kuvars, çört, magmatik kaya ve kabuk parçalarıdır. ⓘ

Kumun tam tanımı değişkenlik göstermektedir. Mühendislik ve jeolojide kullanılan bilimsel Birleşik Zemin Sınıflandırma Sistemi, ABD Standart Eleklerine karşılık gelir ve kumu 0,074 ile 4,75 milimetre arasında çapa sahip parçacıklar olarak tanımlar. Bir başka tanıma göre, jeologlar tarafından kullanılan parçacık boyutu açısından, kum parçacıklarının çapı 0,0625 mm'den (veya 1⁄16 mm) yaklaşık 0,00012 milimetre küp hacme, 2 mm'den yaklaşık 4,2 milimetre küp hacme kadar değişir, hacimlerdeki fark 34.688 ölçü farktır. Bu boyut aralığına giren herhangi bir parçacık kum tanesi olarak adlandırılır. Kum taneleri çakıl (ikinci sistemde 2 mm'den 64 mm'ye kadar, ilk sistemde ise 4,75 mm'den 75 mm'ye kadar olan parçacıklar) ve silt (0,0625 mm'den 0,004 mm'ye kadar olan parçacıklar) arasındadır. Kum ve çakıl arasındaki boyut özellikleri bir asırdan fazla bir süredir sabit kalmıştır, ancak 0,02 mm kadar küçük parçacık çapları 20. yüzyılın başlarında kullanılan Albert Atterberg standardı kapsamında kum olarak kabul edilmiştir. Arşimet'in M.Ö. 240 yılında yazdığı The Sand Reckoner adlı eserindeki kum tanelerinin çapı 0,02 mm idi. Amerika Birleşik Devletleri Tarım Bakanlığı'nın 1938 tarihli bir spesifikasyonu 0,05 mm idi. Amerikan Eyalet Karayolu ve Ulaşım Yetkilileri Birliği tarafından yayınlanan 1953 tarihli bir mühendislik standardı minimum kum boyutunu 0,074 mm olarak belirlemiştir. Kum, parmaklar arasında ovulduğunda tanecikli bir his verir. Buna karşılık silt, un gibi hissedilir. ⓘ

ISO 14688, kumları 0,063 mm ila 0,2 mm ila 0,63 mm ila 2,0 mm aralığında ince, orta ve kaba olarak derecelendirir. Amerika Birleşik Devletleri'nde kum genellikle boyuta göre beş alt kategoriye ayrılır: çok ince kum (1⁄16 - 1⁄8 mm çap), ince kum (1⁄8 mm - 1⁄4 mm), orta kum (1⁄4 mm - 1⁄2 mm), kaba kum (1⁄2 mm - 1 mm) ve çok kaba kum (1 mm - 2 mm). Bu boyutlar Krumbein phi ölçeğine dayanmaktadır; burada Φ cinsinden boyut = -log₂D; D ise mm cinsinden parçacık boyutudur. Bu ölçekte, kum için Φ değeri -1 ila +4 arasında değişir ve alt kategoriler arasındaki ayrımlar tam sayılardadır. ⓘ

Perissa, Santorini, Yunanistan'dan siyah volkanik kumun yakın çekimi ⓘ

İç kıta ortamlarında ve tropikal olmayan kıyı ortamlarında kumun en yaygın bileşeni, genellikle kuvars formunda olan silika (silikon dioksit veya SiO₂) olup, kimyasal inertliği ve kayda değer sertliği nedeniyle hava koşullarına dayanıklı en yaygın mineraldir. ⓘ

Mineral kumun bileşimi, yerel kaya kaynaklarına ve koşullara bağlı olarak oldukça değişkendir. Tropikal ve subtropikal kıyı ortamlarında bulunan parlak beyaz kumlar aşınmış kireçtaşıdır ve diğer organik veya organik olarak türetilmiş parçalı malzemelere ek olarak mercan ve kabuk parçaları içerebilir, bu da kum oluşumunun canlı organizmalara da bağlı olduğunu göstermektedir. New Mexico'daki White Sands Ulusal Parkı'nın alçıtaşı kum tepeleri parlak, beyaz renkleriyle ünlüdür. Arkoz, (genellikle yakındaki) granitik bir kaya çıkıntısının ayrışması ve aşınması sonucu ortaya çıkan, önemli ölçüde feldispat içeren bir kum veya kumtaşıdır. Bazı kumlar manyetit, klorit, glokonit veya alçıtaşı içerir. Manyetit bakımından zengin kumlar, volkanik bazaltlardan ve obsidiyenden elde edilen kumlar gibi koyu ila siyah renktedir. Klorit-glukonit içeren kumlar, yüksek olivin içeriğine sahip bazaltik lavlardan elde edilen kumlar gibi tipik olarak yeşil renktedir. Birçok kum, özellikle Güney Avrupa'da yaygın olarak bulunanlar, kumun kuvars kristalleri içinde demir safsızlıklarına sahiptir ve koyu sarı bir renk verir. Bazı bölgelerdeki kum yatakları, bazı küçük değerli taşlar da dahil olmak üzere granat ve diğer dirençli mineralleri içerir. ⓘ

Bu boyutlar Krumbein Phi ölçeğine dayanmaktadır. ⓘ

Elektron mikroskobuyla çekilen kum taneleri ⓘ

Rüzgar taşınımı ile oluşan kum taneleri Mısır. ⓘ

ⓘ

Kumda kamufle olmaya çalışan bir vatoz. ⓘ

Cam kumu, kuvars kumu, volkanik kum, mercan kumu, granat kumu ve olivin kumu ⓘ

EDX kum spektrumları İzlanda Reynisfjara Plajı ⓘ

Kaynaklar

Kayalar, çoğunlukla su ve rüzgar tarafından uzun bir süre boyunca aşınır veya ayrışır ve tortuları aşağıya taşınır. Bu tortular, ince kum taneleri haline gelene kadar daha küçük parçalara ayrılmaya devam eder. Tortunun kaynaklandığı kayanın türü ve ortamın yoğunluğu kumun farklı bileşimlere sahip olmasını sağlar. Kum oluşturan en yaygın kaya, feldispat minerallerinin kuvarsdan daha hızlı çözünerek kayanın küçük parçalara ayrılmasına neden olduğu granittir. Yüksek enerjili ortamlarda kayalar daha sakin ortamlara göre çok daha hızlı parçalanır. Granit kayalarda bu, kumda daha fazla feldispat minerali ile sonuçlanır çünkü çözünmek için fazla zamanları yoktur. Ayrışma sonucu oluşan kum için kullanılan terim "epiklastik "tir. ⓘ

Nehirlerden gelen kum ya nehrin kendisinden ya da taşkın ovasından toplanır ve inşaat sektöründe kullanılan kumun büyük bir kısmını oluşturur. Bu nedenle, birçok küçük nehir tükenmiş, çevresel kaygılara ve komşu arazilerde ekonomik kayıplara neden olmuştur. Bu tür alanlarda kum madenciliği oranı, kumun yenilenme oranını büyük ölçüde aşmakta ve bu da kumu yenilenemez bir kaynak haline getirmektedir. ⓘ

Kum tepeleri kuru koşulların ya da rüzgar birikiminin bir sonucudur. Sahra Çölü, coğrafi konumu ve ekvatora yakınlığı nedeniyle çok kurudur. Çoğunlukla bitki örtüsü ve su eksikliği nedeniyle var olan geniş kum tepeleriyle bilinir. Zamanla rüzgar, kil ve ölü organik maddeler gibi ince parçacıkları uçurarak geriye sadece kum ve daha büyük kayalar bırakır. Sahra'nın sadece %15'i kum tepelerinden, %70'i ise çıplak kayalardan oluşmaktadır. Rüzgar, bu farklı ortamların yaratılmasından ve kumun yuvarlak ve pürüzsüz olacak şekilde şekillendirilmesinden sorumludur. Bu özellikler çöl kumunu inşaat için kullanılamaz hale getirir. ⓘ

Plaj kumu da erozyonla oluşur. Binlerce yıl boyunca, dalgaların sürekli hareketi nedeniyle kıyı şeridine yakın kayalar aşınır ve tortular birikir. Ayrışma ve nehir birikimi de deniz hayvanlarının kayalarla etkileşime girmesi, örneğin üzerlerindeki yosunları yemesi ile birlikte bir plaj oluşturma sürecini hızlandırır. Yeterli miktarda kum olduğunda, plaj arazinin daha fazla aşınmasını önlemek için bir bariyer görevi görür. Bu kum köşeli ve çeşitli boyutlarda olduğu için inşaat için idealdir. ⓘ

Deniz kumu (veya okyanus kumu) okyanusa taşınan tortulardan ve okyanus kayalarının erozyonundan gelir. Kum tabakasının kalınlığı değişir, ancak karaya yakın yerlerde daha fazla kum olması yaygındır; bu tür kum inşaat için idealdir ve çok değerli bir maldır. Avrupa, ekosistemlere ve yerel balıkçılığa büyük zarar veren deniz kumunun ana madencileridir. ⓘ

Çalışma

Kum tanelerini gösteren taramalı elektron mikrografı ⓘ

Batı Çölü, Mısır'dan çukurlaşmış kum taneleri. Çukurlaşma rüzgarla taşınmanın bir sonucudur. ⓘ

Tek tek tanelerin incelenmesi, tanenin kökeni ve taşınma şekli ile ilgili pek çok tarihi bilgiyi ortaya çıkarabilir. Yakın zamanda granit veya gnays kuvars kristallerinden ayrışmış olan kuvars kumu köşeli olacaktır. Jeolojide grus veya beton için tercih edildiği inşaat ticaretinde ve killi toprakları gevşetmek için toprak iyileştirici olarak kullanıldığı bahçecilikte keskin kum olarak adlandırılır. Su veya rüzgarla uzun mesafelere taşınan kum, tane yüzeyinde karakteristik aşınma desenleri ile yuvarlaklaşacaktır. Çöl kumu tipik olarak yuvarlaktır. ⓘ

Hobi olarak kum toplayan insanlar arenofil olarak bilinir. Kumlu ortamlarda gelişen organizmalar psammofillerdir. ⓘ

Kullanım Alanları

Sarı yapı kumundan kum taneleri. Mikroskop Lumam P-8. EPI aydınlatma. Her bir kum tanesinin fotoğrafı çok odaklı istiflemenin sonucudur. ⓘ

• Aşındırma: Zımpara kağıdından önce ıslak kum, elastik yüzeye sahip dönen cihazlar ile çok sert taş (taş vazo yapımı) veya metal (bakır pişirme kaplarının yeniden boyanmasından önce eski lekenin çıkarılması) gibi sert malzemeler arasında aşındırıcı bir unsur olarak kullanılırdı.
• Tarım: Kumlu topraklar karpuz, şeftali ve yer fıstığı gibi ürünler için idealdir ve mükemmel drenaj özellikleri onları yoğun süt hayvancılığı için uygun hale getirir.
• Hava filtrasyonu: Bezle karıştırılmış daha ince kum parçacıkları, bazı gaz maskesi filtre tasarımlarında yaygın olarak kullanılmaktaydı, ancak yerini büyük ölçüde mikrofiberlere bırakmıştır.
• Akvaryum: Kum, bazılarının ev kullanımı için çakıldan daha iyi olduğuna inandığı düşük maliyetli bir akvaryum taban malzemesi oluşturur. Ayrıca, büyük ölçüde mercan ve kabuklu deniz hayvanlarından parçalanan aragonit kumdan oluşan ortamları taklit eden tuzlu su resif tankları için de bir gerekliliktir.
• Yapay resifler: Geotekstil torbalanmış kum, yeni resifler için temel görevi görebilir.
• Basra Körfezi'nde yapay adalar.
• Sahil beslemesi: Gelgitlerin, fırtınaların veya kıyı şeridindeki kasıtlı değişikliklerin orijinal kumu aşındırdığı sahillere hükümetlerin kum taşıması.
• Tuğla: Üretim tesisleri, tuğla üretimi için kil ve diğer malzemelerden oluşan bir karışıma kum ekler.
• Koçan: Koçanın %75 kadarını kaba kum oluşturur.
• Beton: Kum genellikle bu kritik inşaat malzemesinin ana bileşenidir.
• Cam: Silika bakımından zengin kum, yaygın camların ana bileşenidir.
• Hidrolik çatlatma: Hidrolik çatlatma işleminin neden olduğu çatlakları açık tutmak için bir malzeme olan "proppant" olarak yuvarlak silika kumu kullanan doğal gaz için bir sondaj tekniği.
• Peyzaj düzenlemesi: Kum küçük tepeler ve eğimler oluşturur (golf sahaları buna bir örnektir).
• Harç: Kum, duvar yapımında kullanılmak üzere duvar çimentosu veya Portland çimentosu ve kireç ile karıştırılır.
• Boya: Kumun boya ile karıştırılması duvarlar ve tavanlar veya kaymaz zemin yüzeyleri için dokulu bir yüzey oluşturur.
• Demiryolları: Makinistler ve demiryolu transit operatörleri, raylar üzerindeki tekerleklerin çekişini iyileştirmek için kum kullanırlar.
• Rekreasyon: Kumla oynamak favori bir plaj aktivitesidir. Kumun en sevilen kullanımlarından biri, kumdan kaleler olarak bilinen, bazen karmaşık, bazen de basit yapılar yapmaktır. Önemli bir kum alanını çevreleyen ve kum havuzu olarak bilinen çocuklar için özel oyun alanları, birçok halka açık oyun alanında ve hatta bazı müstakil evlerde yaygındır. Kum tepeleri dağcılar, motosikletçiler ve plaj arabası sürücüleri arasında da popülerdir.
• Yollar: Kum, buzlu veya karlı koşullarda çekişi (ve dolayısıyla trafik güvenliğini) artırır.
• Kum animasyonu: Performans sanatçıları kumda görüntüler çizer. Animasyon film yapımcıları, önden aydınlatmalı veya arkadan aydınlatmalı cam üzerinde kum kullanımlarını tanımlamak için aynı terimi kullanırlar.
• Kum döküm: Dökümcüler, döküm kumu olarak da bilinen kalıp kumunu nemlendirir veya yağlar ve daha sonra erimiş malzeme döktükleri kalıplara şekillendirirler. Bu kum türü yüksek sıcaklıklara ve basınca dayanabilmeli, gazların çıkmasına izin vermeli, düzgün, küçük tane boyutuna sahip olmalı ve metallerle reaktif olmamalıdır.
• Kum torbaları: Bunlar sellere ve silah atışlarına karşı koruma sağlar. Ucuz torbalar boşken kolayca taşınabilir ve vasıfsız gönüllüler acil durumlarda bunları yerel kumla hızlı bir şekilde doldurabilir.
• Kumlama: Dereceli kum temizlik, hazırlama ve cilalama işlemlerinde aşındırıcı olarak kullanılır.
• Silikon: Kuvars kumu silikon üretimi için bir hammaddedir.
• Termal silah: Artık yaygın olarak kullanılmasa da, klasik ve ortaçağ dönemlerinde kum ısıtılır ve işgalci birliklerin üzerine dökülürdü.
• Su filtrasyonu: Ortam filtreleri suyu filtrelemek için kum kullanır. Ayrıca birçok su arıtma tesisi tarafından, genellikle hızlı kum filtreleri şeklinde yaygın olarak kullanılır.
• Wuḍūʾ: İslami bir ritüel olarak vücudun bazı kısımlarının silinmesi.
• Zoanthid "iskeletleri": Mercanlar ve deniz anemonları ile ilişkili olan bu deniz bentik sölenterler takımındaki hayvanlar, gerçek bir iskelete sahip olmadıkları için ihtiyaç duydukları yapısal güç için mezoglealarına kum eklerler. ⓘ

Kaynaklar ve çevresel kaygılar

Sadece bazı kumlar inşaat sektörü için, örneğin beton yapımı için uygundur. Çöl kumunun taneleri rüzgarda savrularak yuvarlanır ve bu nedenle denizden gelen kaba kumun aksine sağlam beton üretmez. Nüfusun ve şehirlerin büyümesi ve buna bağlı inşaat faaliyetleri nedeniyle bu özel kum türlerine büyük bir talep var ve doğal kaynaklar azalıyor. 2012 yılında Fransız yönetmen Denis Delestrac, inşaat kumu eksikliğinin etkileri hakkında "Kum Savaşları" adlı bir belgesel çekti. Belgesel, inşaat kumunun hem yasal hem de yasadışı ticaretinin ekolojik ve ekonomik etkilerini gösteriyor. ⓘ

Kumu geri almak için hidrolik tarama yöntemi kullanılıyor. Bu yöntem, kumun en üstteki birkaç metresinin sudan pompalanarak bir tekneye doldurulması ve daha sonra işlenmek üzere karaya geri taşınması şeklinde işliyor. Ne yazık ki, çıkarılan kuma karışan tüm deniz yaşamı öldürülür ve ekosistem madencilik tamamlandıktan sonra yıllarca zarar görmeye devam edebilir. Bu durum sadece deniz yaşamını değil, aynı zamanda can kaybı nedeniyle yerel balıkçılık endüstrilerini ve su kenarına yakın yaşayan toplulukları da etkilemektedir. Kum sudan çıkarıldığında toprak kayması riskini artırır, bu da tarım arazilerinin kaybına ve/veya konutların hasar görmesine yol açabilir. ⓘ

Kumun birçok kullanım alanı, önemli bir dip tarama endüstrisi gerektirmekte, bu da balıkların tükenmesi, toprak kaymaları ve su baskınları ile ilgili çevresel endişeleri artırmaktadır. Çin, Endonezya, Malezya ve Kamboçya gibi ülkeler bu sorunları önemli bir faktör olarak göstererek kum ihracatını yasaklamaktadır. Yıllık kum ve çakıl tüketiminin 40 milyar ton olduğu ve kumun 70 milyar ABD$'lık küresel bir endüstri olduğu tahmin edilmektedir. Artan kullanımla birlikte, geri dönüşüm ve kum alternatiflerinden daha fazla gelir elde edilmesi beklenmektedir. ⓘ

Küresel kum talebi 2017 yılında 99,5 milyar dolarlık bir sektörün parçası olarak 9,55 milyar ton olarak gerçekleşmiştir. Nisan 2022'de Birleşmiş Milletler Çevre Programı (UNEP) her yıl 50 milyar ton kum ve çakıl kullanıldığını belirten bir rapor yayınladı. Rapor, bir krizi önlemek ve bu iki kaynak için döngüsel bir ekonomiye doğru ilerlemek için sahilden çıkarmanın yasaklanması da dahil olmak üzere 10 tavsiyede bulundu. ⓘ

Tehlikeler

Kum genellikle toksik olmamakla birlikte, kumlama gibi kum kullanılan faaliyetler önlem alınmasını gerektirir. Kumlama için kullanılan silika kumu torbaları artık, ortaya çıkan ince silika tozunu solumaktan kaçınmak için kullanıcıyı solunum koruması takması konusunda uyaran etiketler taşımaktadır. Silika kumu için güvenlik bilgi formlarında "kristal silikanın aşırı solunması ciddi bir sağlık sorunudur" ifadesi yer almaktadır. ⓘ

Gözenek suyu basıncının yüksek olduğu bölgelerde kum ve tuzlu su, sıvı gibi davranan kolloid bir hidrojel olan bataklık kumu oluşturabilir. Bataklık, içinde sıkışan canlılar için kaçış için önemli bir engel oluşturur ve sonuç olarak genellikle maruz kalmaktan (suya batmaktan değil) ölürler. ⓘ

İnsanlar bazen eğlence amaçlı olarak plajlarda kumda çukurlar kazarlar, ancak çok derinse çökme durumunda ciddi yaralanma veya ölümle sonuçlanabilir. ⓘ

Üretim

Üretilmiş kum (M kum), genellikle çimento veya betonda inşaat amaçlı olarak yapay işlemlerle kayadan yapılan kumdur. Nehir kumundan daha köşeli olmasıyla ayrılır ve biraz farklı özelliklere sahiptir. ⓘ

Kullanım Alanları

Birleşik Arap Emirlikleri ve Dubai'de altyapı inşaatı, ada inşası gibi işlerde kum kullanımı çok talep görmektedir. Kendi rezervlerini kullandılar şu an ise kumlarının çoğunu Avustralya'dan ithal ediyorlar. 835 milyon tondan fazla kuma ihtiyaç duyan yapay adalar yapmak için 26 milyar ABD dolarından fazla para eden üç proje var. ⓘ

Plajın beslenmesi: Gelgit, fırtına vb. durumlarda kıyı şeridindeki aşınmaları gidermek amacıyla bu bölgelere kum takviyesi yapılır. ⓘ

Tuğla üretimi: Üretim tesisleri, tuğla üretimi için kil ve diğer malzemelerin karışımına kum ekler. ⓘ