Проекты детей
проект

Сокровища Земли у нас под ногами.

Автор: Белоногов Михаил

МАОУ «Средняя школа №5»

города Когалыма

2 «Г» класс

Руководитель: Мусаева Елена Аркадьевна, учитель начальных классов МАОУ «Средняя школа №5»

города Когалыма

Научный консультант: Белоногов Андрей Анатольевич, инженер – геолог ОАО «Когалымская нефтегеофизика»

Когалым

2022г

                                           СОДЕРЖАНИЕ:

Введение………………………………………………………………………………3

Глава 1. Теория определения камней

1.1 Обзор геологических понятий…………………………………………………...4

1.2. Откуда появляются камни в городе?....................................................................5

3.  Наиболее распространенные виды горных пород……………………………...7
4.  Методика определения минералов………………………………………………8

Глава 2. Определение собранных камней

2.1. Сбор материала…………………………………………………………………....9

2.2. Описание цвета……………………………………………………………………9

2.3. Описание структуры……………………………………………………………..10

2.4. Определение твердости  по шкале Мооса………………………………………12

2.5. Выводы……………………………………………………………………………12

Глава 3. Характеристика камней

3.1. Доломит…………………………………………………………………………...13

3.2. Известняк………………………………………………………………………….13

3.3. Корунд……………………………………………………………………………..14

3.4. Пегматит…………………………………………………………………………...15

Заключение……………………………………………………………………………16

Список литературы и интернет – источников …………………………….…......17

Введение.

Как часто мы ходим по городу, и не замечаем, не задумываемся, как прекрасна наша планета Земля. А ведь даже в городе, где дела рук людей заслоняют собой природу, можно найти интересные природные материалы, таящие в себе тайну… Нужно только хорошо приглядеться! В каждом городе – на дорогах, клумбах, детских площадках мы видим простые невзрачные камни. А ведь каждый камушек сам по себе – целый мир, он как маленькая проекция горы, он имеет свою историю, насчитывающую миллионы лет. Камень таинственно рождался в недрах Земли, долгие годы был скрыт от людей, а потом, когда его откололи от горы, он путешествовал до нашего города – от места его добычи, и наконец, попал в руку человека. Даже простые, неприглядные камни имеют свое имя, свою историю. Так какие же сокровища Земли лежат на улицах нашего города?

 Понять, что за камень оказался у нас в руках, поможет петрография – наука о горных породах, и минералогия – наука о минералах.

Цель исследования: узнать, какие камни встречаются на улицах нашего города, и откуда они появились.

Задачи исследования: познакомиться с основами минералогии и петрографии, узнать наиболее распространенные виды камней, встречающиеся в городах, освоить методику определения минералов, изучить собранный материал.

Объект исследования:  горные породы.

Предмет исследования: камни, как кусочки горных пород, оказавшиеся в нашем городе.

Этапы исследования:

1. Сбор материала. Я собрал самые обычные и распространенные камни на дорогах, клумбах и детских площадках города Когалыма.
2. Получение теоретических знаний по геологии.
3. Определение минералов. С помощью научного консультанта – геолога, моего папы, определил виды минералов. Этот этап самый трудный, требующий специальной аппаратуры, таблиц и атласов-определителей.
4. Описание полученных результатов.

Таким образом, работа состоит из теоретической и практической частей.

Глава 1. Теория определения камней.

1.1. Обзор геологических понятий.

Главными понятиями исследования являются: камень, горная порода, минерал, кристалл. Камнем мы называем обломок горной породы, состоящий из минералов. Горная порода – это природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. В коре Земли есть три вида горных пород. Изверженные горные породы образуются, когда расплавленная магма из глубин Земли прорывается по трещинам земной коры, охлаждается и застывает. Осадочные горные породы откладываются на морском дне, на которое оседают обломки более старых горных пород и останки древних животных и моллюсков. Метаморфические породы образованы из изверженных и осадочных пород. Глубоко под Землей эти породы превращаются в метаморфические под действием давления и очень высокой температуры. «Метаморфический» - означает «измененный».

Минералы – это природные химические соединения, из которых состоит земная кора. Известно около 3500 природных минералов. Минералы могут состоять из одного химического элемента (сера, алмаз, графит, золото и др.) , либо из нескольких (кварц, кальцит, полевой шпат и др.).  Например, наиболее распространенная горная порода – гранит, состоит из минералов кварца, полевого шпата и слюды. Обычно минералы встречаются в виде куска вещества, состоящего из крошечных кристаллов или зёрен. В одних  породах они видны сразу, невооруженным глазом, а в других настолько мелкие, что их можно разглядеть лишь под микроскопом. Геологи различают минералы по многим признакам – цвет, твердость, прозрачность.

Образование минералов – это очень сложный и таинственный процесс, который происходит в недрах Земли. Этот растянутый на тысячелетия процесс связан с застыванием  и кристаллизацией магмы. Застывая, магма внедряется в толщу земной коры или изливается на поверхность Земли при извержении вулканов. Когда магма поднимается вверх,  в ней начинается процесс кристаллизации минералов. Ведь в огненно-жидком расплаве магмы есть все известные химические элементы. Так образуются полевые шпаты, кварц, слюды и многие другие минералы. Минералы сложены в горной породе в виде кристаллов – твердых тел, имеющих определённое упорядоченное строение.

1.2. Откуда появляются камни в городе? 

Камни на городских дорогах и площадках представлены в виде щебня – так называется измельчённый камень для строительных работ. Щебень представляет собой сыпучий, зернистый материал, применяющийся в дорожном строительстве, а также при строительстве зданий.

Щебень добывают на горных предприятиях с помощью специальной техники. Наиболее близкие к нашему городу предприятия, занимающиеся добычей щебня, расположены на Среднем и Южном Урале – в Свердловской и Челябинской областях. Таким образом, почти все камни, встречающиеся на улицах Когалыма, происходят со Среднего и Южного Урала.

5.  Наиболее распространенные виды горных пород.

Знания о самых распространенных в природе горных пород могут помочь определить их вид. Самыми распространёнными горными породами и минералами в виде строительных и отделочных камней являются:

• Гранит — природный камень магматического происхождения, который состоит из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюд. Цветовая гамма: серый, красный, бордово-красный, красно-розовый, розовый, коричнево-красный, серо-зеленый, черно-зеленый с крупными светлыми вкраплениями. Одна из самых плотных, твёрдых и прочных пород. Используется в строительстве в качестве облицовочного материала.
• Известняк — природный камень осадочного происхождения, белого цвета, состоящий из карбоната кальция (кальцита).
• Мрамор является самым популярным и элитным камнем среди натуральных камней. Мраморные камины и лестницы сегодня являются отличным решением для того, чтобы устроить красоту и роскошь в своем доме.
• Кварцито-песчаник — натуральный камень, монолит осадочного происхождения, породообразующим минералом которого является кварц. Цветовая гамма: желтые, бежевые, серые природные оттенки с ярко выраженным рисунком.
• Песчаник — природный камень осадочного происхождения, состоящий в основном из частиц кварца. Цветовая гамма: желтые, желто-коричневые, серые, серо-зеленые природные оттенки.
• Кварцит — природный камень, который относится к метаморфическим горным породам, состоящим в основном из кварца и слюды. Цветовая гамма: серо-зелёные и желто-коричневые природные оттенки, с серебристыми вкраплениями слюды.
• Сланец — обобщённое название различных горных пород с параллельной слоистостью и способностью расщепляться на отдельные пластины; природный камень темно-зелёного, серого, коричневого, жёлтого, красного и др. оттенков.
• Порфир — природный камень, который относится к мелкокристаллической магматической горной породе с крупными включениями кристаллов кварца. Цветовая гамма: темно-красные, коричневые природные оттенки, с черными вкраплениями.
• Доломит — природный камень осадочного происхождения, состоящий целиком из минерала доломита. Цветовая гамма: розовые, желтые природные оттенки.

1.4. Методика определения минералов.

Учеными разработаны специальные методики определения минералов. Большинство методик  требует применения точных приборов, сложного оборудования и специальных лабораторий. Самый доступный способ определения – метод определения минералов по внешним признакам - макроскопический метод. Это наиболее доступный и простой метод. Для определения минералов исследуют их физические свойства: морфологию, цвет, блеск, твердость и др. Метод определения минералов по внешним признакам не требует специальной аппаратуры и особых приборов и легко доступен.

Микроскопический метод предполагает использование для определения минералов специальных микроскопов.

Совокупность выявленных свойств минерала позволяет выяснить его вид с помощью специальных таблиц и атласов-определителей.

Определение минерала удобнее всего начинать с описания цвета. Затем, рассматривая камень под лупой и опираясь на справочные характеристики горных пород, можно описать структуру камня. Далее надо определить твердость камня по шкале Мооса^[1].  Для этого на камень наносят царапины с помощью различных минералов из шкалы. Если таких нет под рукой – можно использовать различные твердые предметы – ноготь, стекло, медная проволока, стальной нож, напильник. Не всегда царапины заметны невооруженным глазом. Для того, чтобы их увидеть – нужен микроскоп. Для наиболее точного определения минералов в специальных лабораториях на камни наносят химические вещества и смотрят, какая реакция произошла. Выявив необходимые характеристики, с помощью специальных таблиц, находим названия пород в атласе-определителе.

Глава 2. Определение собранных камней.

2.1. Сбор материала.

Материал был собран летом 2014 года на улицах города Когалыма.  Для определения я выбрал 4 камня, виды которых часто встречаются на дорогах и площадках города.

2.2. Описание цвета.

Цвет камней определяется только после того, как их смочат водой.

Образец № 1: цвет неоднородный – прозрачный бесцветный, белый, желтоватый, светло-бурый. Блеск стеклянный до матового и перламутрового.

Образец № 2: цвет неоднородный – от светло-серого, до темно-серого. Непрозрачный, матовый.

Образец № 3: цвет неоднородный, грязно-белый, желтоватый, светло-серый, светло-бурый. Местами с блеском, прозрачностью.

Образец № 4:  цвет неоднородный, бледно-розовый, светло-бурый, с темно-серыми и черными вкраплениями. Непрозрачный, с перламутровым блеском, есть вкрапления с сильным металлическим блеском.

2.3. Описание структуры.

Для рассмотрения структуры камней был использован специальный геологический микроскоп. У всех образцов структура зернистая, сколы ровные, на изломах блеск. Образец №  4 имеет ярко-выраженную, крупнозернистую неоднородную структуру.

Образец № 1:

Образец № 2:

Образец № 3:

Образец № 4:

2.4. Определение твердости по шкале Мооса.

Для определения твердости мы царапали камни с помощью разных материалов. На всех образцах ноготь не смог оставить царапины, значит твердость камней не ниже 3 по шкале Мооса. Образец № 1 легко царапается ножом, оконным стеклом, но не царапается острием медной проволоки. Значит его твердость – 4 по шкале Мооса. Образцы № 2 и 3 царапается острием медной проволоки.  Их твердость – 3 по шкале Мооса. Образец № 4 не поддается царапанию напильника и сам оставляет царапины на стекле. Его твердость – не ниже 7.

5. Выводы.

Сопоставив полученные данные, с помощью таблиц и атласов-определителей, находим, что образец № 1 – это доломит, образцы № 2 и 3 – известняк. Их отличие в том, что образец № 2 с примесью глин и доломита, а образец № 3 сильно доломитизированный.  Образец № 4 – корунд (черный) в пегматите.

Глава 3. Характеристика камней.

3.1. Доломит.

Доломит назван по имени французского геолога Д. Доломьё (1750-1801). Это осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из минерала доломита. Этот минерал состоит из карбоната кальция и магния. Цвет серовато-белый, иногда с желтоватым, буроватым и зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный. Твердость средняя. Доломиты применяют в металлургии, для производства стекла и глазури, белой магнезии; в строительстве (как облицовочный, бутовый камень и щебень), в сельском хозяйстве (для нейтрализации кислых почв). Доломиты используют для получения магния, производства минеральной ваты и теплоизоляционных изделий. Доломит встречается по всему миру. В России месторождения доломита распространены вдоль западного и восточного склонов Урала, на побережье Волги, на Кольском полуострове. Также доломит встречается в Австрии, Англии, Бразилии, Германии, Италии, Испании, Мексике, США, Швейцарии.

Наиболее близкое к Ханты-Мансийскому  региону разрабатываемое месторождение доломита – Саткинское и Лисьегорское в Челябинской области (Южный Урал).

(на фото – Саткинский горный комбинат)

3.2. Известняк.

Известняк – осадочная горная порода, состоящая из карбоната кальция – кальцита. Благодаря широкому распространению, легкости обработки и химическим свойствам известняк добывается и используется в большей степени, чем другие породы, уступая только песчано-гравийным отложениям. У известняка нет блеска, он обычно светло-серого цвета, но может быть белым или тёмным, почти чёрным; голубоватым, желтоватым или розовым, в зависимости от состава примесей. В известняке встречаются останки скелетов древних животных. Твердость по шкале Мооса – 3 единицы, т.е, это довольно мягкий материал.

Известняк известен с древности, он использовался для строительства египетских пирамид. Известняки встречаются почти на всех материках, за исключением Австралии. Они сформировались в разные геологические эпохи. Мощность пластов варьирует от нескольких сантиметров до сотен метров. В России известняки обычны в центральных районах европейской части, а также распространены на Кавказе, Урале и в Сибири.

Используют их во многих отраслях народного хозяйства: в металлургии, при производстве минеральных удобрений, соды, в стекольной промышленности и в строительстве – для кладки и облицовки стен, мелкозернистые разновидности используют для создания скульптур. Одним из основных строительных материалов, получаемых из известняка, является известняковый щебень, который широко используется в дорожном строительстве и в производстве бетона.

3.3. Корунд.

Корунд, уступающий по твердости лишь алмазу, широко известен под названиями «сапфир» и «рубин» и удерживает ведущее положение среди цветных драгоценных камней. Но в основном распространены не ювелирные корунды, которые широко используются в промышленности. Цвет камня обычно синевато- или желтовато-серый. Среди драгоценных разновидностей различаются камни всех оттенков красного цвета (от гранатово- и кроваво-красных до оранжево-красных и розовых), пурпурные, фиолетовые, желтые, зеленые, коричневые, черные. Окраска обусловлена примесями и включениями: примесь хрома придает фиолетово-красный цвет, никеля — желтый, ванадия — серо-зеленый, железа — розовый, коричневый, черный, титана и железа — фиолетово-синий. Включения ильменита сообщают синий цвет. Не содержащий примесей и включений корунд бесцветен (лейкосапфир). Блеск алмазный до стеклянного. Твердость по шкале Мооса – 9 (второй по твердости минерал после алмаза).

Выделяются следующие разновидности корунда: рубин, или «красный яхонт», сапфир, или «синий яхонт»  (это драгоценные камни первой категории), а также обыкновенный корунд – непрозрачный крупно- или мелкозернистый камень серого цвета.  Благодаря высокой твердости корунд используют как абразивный материал, а из-за высокой температуры плавления используется как огнеупорный материал. Прозрачные разновидности применяются в точном приборостроении (электросчетчики, аэронавигационные приборы, часовые камни и т.д.) и в ювелирном деле. Рубин важен при изготовлении лазеров. Крупные и хорошо образованные кристаллы корунда добываются как коллекционные экспонаты.

(На фото – обработанные драгоценные корунды)

3.4. Пегматит.

Наш корунд заключен в горную породу под названием пегматит. Слово «пегматит» пришло в русский язык из древнегреческого, и означает – «сплочение», «крепкую связь». Эта изверженная горная порода: образование пегматитов тесно связано с магматическими процессами. Пегматиты образуются на глубине, возможно, около 6 – 8 км. Минералогический состав очень разнообразен, в пегматитах можно найти очень редкие химические элементы.  Цвет пегматита – розовый, красноватый, светло-серый, желтоватый.  Структура полнокристаллическая, крупнозернистая.

Пегматит используется как недорогой поделочный камень. Пегматитовые жилы являются основным источником полевых шпатов, используемых в керамической и стекольной промышленности. Слюды, часто содержащиеся в пустотах центральных частей пегматитовых жил, применяются в электротехнической промышленности.

Самый близкий к нам источник пегматита – Ильменские горы и Вишнёвые горы Южного Урала.

Заключение:

Камни – интереснейший природный материал, который не только служит для улучшения нашей жизни, но и дает практически неограниченный простор для изучения природы. Причем, не только для геологии, но и для других наук, изучающих историю Земли: палеонтологии, палеоботаники. Говорить о камнях можно бесконечно.

Мы выяснили, что на улицах Когалыма можно встретить такие полезные для человека камни, как доломит, известняк, а также корунд, некоторые разновидности которого драгоценны и редки. Это действительно – сокровища Земли у нас под ногами!

 Каждый образец камня, любой обломок, при внимательном рассмотрении может стать объектом не только серьезного научного исследования, но и поэтического, художественного творчества. И в любом случае – он позволяет лишний раз продемонстрировать бесконечное разнообразие природы...

Список литературы и Интернет – источников:

1. Н. Орлова. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Драгоценные камни и минералы – М.: Издательство АСТ; 2000.

2. Новая энциклопедия школьника. – М.: Издательство «Азбука – Аттикус», 2012.

3. Природоведение: Камни и минералы. – М.: Издательство «Фламинго», 1996.

4. Портал «Все о геологии»: http://geo.web.ru/

5. Википедия: https://ru.wikipedia.org/