Песчаник, устойчивый к выветриванию в областях с пустынным климатом, во влажных тропиках не столь прочен. Дело в том, что эта порода состоит из множества мелких и близких по размеру зерен, образующих ее каркас, и связующего более тонкого вещества, которое играет роль цемента. В зависимости от состава зерен и цемента прочность этой породы довольно резко меняется. Размеры песчинок колеблются от 0,1 до 1 мм. В большинстве своем они имеют округлую форму, правда далекую от идеальной, сферической. При изучении в шлифах под микроскопом обычно различают зерна остроугольной, угловатой и сферической, окатанной формы. В песчанике, лишенном цемента и стоженном однородным по величине материалом, зерна уложены примерно так же, как шары на бархате биллиардного стола перед началом партии. Эта идеальная упаковка зерен достигается в реальной породе очень редко.

В пустотах (их называют порами) могут находиться более мелкие частицы. Они обычно не выполняют опорной, несущей функции и потому относятся к заполнителю (цементу). Иногда, правда, цементирующего вещества настолько много, что песчинки как бы плавают в нем. Такой цемент называют базальным. Его разложение ведет обычно к разрушению всей породы. Чаще всего это происходит в результате выщелачивания фильтрационными водами. Песчаник — пористый материал, играющий обычно роль коллектора грунтовых вод. В него легко проникают и метеорные воды. Если цемент в этой породе представлен карбонатами, под действием этих вод он скоро распадается. Более устойчив глинистый либо кремнистый цемент.

Всякая порода — это зрелая форма существования осадка, некогда мягкого и рыхлого. Прежде чем осесть, песчинки обычно долго путешествуют. Их поверхность испещрена различными отметинами. В поле электронного сканирующего микроскопа ее можно читать, как паспорт дипломата с визами разных стран. Песчаное зерно из пустыни покрыто мелкими вмятинами, возникшими от ударов при столкновении поднятых в воздух частиц. Само зерно обычно одето в тонкую непрозрачную «рубашку» из оксидов железа. Это так называемый «пустынный загар», появляющийся при испарении поднимающихся к поверхности через песок грунтовых вод, несущих растворенные и взвешенные вещества.

А вот зерно кварца из устьевого бара в дельте реки, как правило, отполировано и окатано до такой степени, что похоже под бинокуляром на маленький блестящий шарик. Однако и на его поверхности есть темные оспины — ямочки растворения. Если такое зерно окажется на приливно-отливной площадке, каких много в дельтах и эстуариях рек, то спустя какое-то время в этих порах-ямочках мы обнаружим мельчайшие кристаллики гипса или других солей. Они выросли здесь в фазы осушки, во время отлива, когда основная масса воды скатывается с площадок в реку или в море, а в остаточной поровой влаге резко подскакивают при испарении концентрации растворенных солей. В бухтах и лагунах, расположенных на побережье некоторых аридных областей, например Юго-Западной Африки, в кавернах, которыми изобилует поверхность кварцевых зерен, обнаруживаются панцири мелких диатомей — одноклеточных водорослей, обитающих в зонах с повышенной биологической продуктивностью вод. В то же время во влажных тропиках, где в береговой зоне широко распространены мангровые заросли, песчаные частицы, галька и раковины моллюсков покрываются черным налетом. Это органо-минеральные пленки, содержащие восстановленные формы металлов.

Однако самое суровое испытание ожидает песчаные частицы там, где основным агентом переноса является ледник. Под давлением движущегося льда зерна растрескиваются и распадаются на более мелкие частицы, различающиеся исключительно неправильной формой с острыми углами и отчетливо выраженными поверхностями скола. На крупных обломках и гальке остаются борозды — характерные следы волочения, на зернах песчаной размерности наблюдаются насечки и трещинки.

Таким образом, бесчисленные песчинки, прилипающие к нашему телу на пляже, это не скопление одинаковых безымянных частиц, а собрание индивидуальностей с различной судьбой, отраженной в их форме и структуре поверхности. И все-таки самая последняя фаза их жизни на свободе — наиболее важная. Именно в это время стираются или затушевываются старые отметины и появляются новые. Поэтому в барханах пустыни множество песчинок с «пустынным загаром» и почти нет зерен с типичным для ледниковых отложений обликом. А вот в морских наносах субтропических и аридных зон вместе с хорошо отполированными под ударами волн частицами можно увидеть зерна с «рубашкой» из оксидов железа. Их приносит сюда ветер из соседних пустынь и полупустынь. На шельфах некоторых других аридных областей встречаются пески, где большинство зерен одето в черную «рубашку» из фосфатов. Это зачаточные ядра будущих фосфоритовых конкреций — ценного полезного ископаемого. Самый же однородный по составу, отполированный и чистый (без рубашек и примесей) песчаный материал накапливается в дельтах крупных рек. Он почти нацело состоит из хорошо окатанных кварцевых зерен. Река так долго несла песчинки по равнинам, что на этом пути потерялись, истерлись минеральные компоненты, малоустойчивые к переносу. Так, отношение кварцевых частиц к зернам полевых шпатов — второго по распространенности компонента в составе песков — в дельте реки Амазонки, например, колеблется от 40: 1 до 98: 1, тогда как во многих песках морского генезиса оно не превышает 10:1 и даже 4: 1. В некоторых же седиментационных обстановках полевые шпаты могут преобладать над кварцем. Пески с высоким содержанием полевых шпатов называют аркозовыми. Чистые кварцевые пески такое же полезное ископаемое, как и руды. Знаменитое венецианское стекло во многом обязано своей славой кварцевым пескам с небольшого островка Мурано, который находится в глубине венецианской лагуны. Эта последняя возникла, как показали палеогеографические исследования, на месте отмершего участка древней дельты реки По.

Те речки, у которых короткий пробег, доставляют к морскому побережью обломки многих пород, обнажающихся на водосборах, вдоль притоков и основного русла. Если это граниты, то среди песчаных частиц будут преобладать кварц, полевые шпаты и слюды. Если в пределах водосборной площади преобладают магматические образования, то песок в устье реки будет иметь темный цвет, так как в его составе основную роль играют обломки базальтов, андезитов или ультрамафитов, окрашенных, как правило, в темные цвета. Эти пески не годятся для производства стекла. Из-за своей окраски они получили название граувакк (темно-серый песчаный осадок) и встречаются в областях активного вулканизма, например на островах вулканического происхождения в центральных частях океана.

Таким образом, песок песку рознь. Самыми распространенными являются полевошпат-кварцевые пески, которые объединяются в группу аркозов и субаркозов (в аркозах от 10 до 25 % приходится на зерна полевых шпатов, в субаркозах — от 5 до 15 %, почти все остальное — кварц). Такие пески в изобилии присутствуют на морских побережьях, на открытых шельфах. Много их и на суше, особенно в окрестностях так называемых платформенных щитов, где на поверхность выходят породы гранитного фундамента. Кварцевые пески встречаются как в устьях крупных рек, так и на равнине, где они выполняют древние отмершие речные русла или слагают погребенные дюны, некогда мигрировавшие вдоль берегов озер. Песок в пустыне также в основном кварцевый, хотя и имеет желтый цвет из-за пленки «пустынного загара». В горах и вблизи горных массивов распространены пески многокомпонентного (полимиктового) состава, включающие обломки пород, зерна кварца и полевых шпатов в разных сочетаниях.

На небольших островках близ Атлантического побережья Франции описаны «поющие» пески: под ногами идущего по пляжу человека они издают мелодичное поскрипывание, которое можно услышать лишь в тихую погоду. Дело в том, что между песчинками в порах находятся мелкие кристаллики гипса. Ломаясь под тяжестью ступни человека, они издают звук, похожий на звон стеклянной посуды на столике в купе движущегося поезда. Гипс и другие соли кристаллизуются в поровом пространстве пляжевых песков при испарении морской воды, насытившей осадок при заплесках волн во время шторма.