Apropos Verformung: Lassen
wir eine Glaskugel (oder einen anderen größeren Gegenstand)
aus einiger Höhe auf trockenen Sand fallen, verformt sich der Sand
am Auftreffpunkt mehr oder minder heftig. In unserem Beispiel (Foto unten)
werden regelrechte Sandfontänen wellenartig zur Seite katapultiert.
Glaskugel im Anflug
Physikalisch betrachtet
wird dabei die Bewegungsenergie der Glaskugel im Bruchteil einer Sekunde
auf unzählige Sandkörner übertragen. Während die Kugel
schlagartig zur Ruhe kommt, vollzieht sich der Energieabbau im Sand durch
ungezählte Kollisionen von Sandkörnern, die sich aneinander reiben,
gleitende, drehende und springende Bewegungen vollführen. Diese auch
als Dissipation bezeichnete Eigenschaft körniger Medien ist
beispielsweise der Grund dafür, warum Sandsäcke in kriegerischen
Zeiten als Schutz gegen Geschossen dienen. ®
Beachsportlern
garantiert dieses Verhalten weiche Landungen und fordert gleichzeitig erhöhte
Leistungen von der Beinmuskulatur.
Noch
ein Experiment: wir nehmen einen kleinen Holzkasten, der auf der Vorderseite
mit einer Glasscheibe und innen mit einer beweglichen Trennwand ausgestattet
ist. Diesen befüllen wir mit Schichten aus trockenem Sand unterschiedlicher
Farben. Nun schieben wird die Trennwand langsam gegen den Sand. Wer nun
nach dem vorherigen Experiment diffuse Stauchungseffekte im Sand erwartet
hätte, dürfte vom Ergebnis überrascht sein. Stattdessen
findet die Verformung im Sand nur innerhalb schmaler Zonen statt, während
dazwischenliegende Bereiche quasi wie Blöcke gegeneinander verschoben
werden. Auf Ebene der Sandkörner vollziehen sich in den Scherzonen
komplexe Vorgänge. Dazu gehören die schon genannte Dilatanz,
die Einregelung von Körnern oder auch Entmischungsvorgänge (s.u.).
Solche Scherzonen (Geowissenschaftler
sprechen dabei auch von geologischen Störungen) lassen sich
in der Natur in Sandgruben beobachten, in denen eiszeitliche Ablagerungen
aufgeschlossen sind, die durch Gletschereis gestaucht oder bei Rutschungen
deformiert wurden.
