Научно-исследовательская работа «Камни и минералы Пермского края»

• 12 января 2017

Быстрые дистанционные он-лайн конкурсы

Конкурс «Проектная деятельность младших школьников»

Введение

Я выбрал эту тему потому, что я коллекционирую камни уже 3 года, мне очень интересно открывать свойства камней и минералов. Путешествие в мир камня очень увлекательное занятие. Когда я рассматриваю камни, как будто отправляюсь в далекое прошлое нашей планеты и той местности, где я живу.

На Земле бесчисленное множество разнообразных камней: красивых и не очень, разных цветов и форм. Красота! Любуюсь камнями и думаю: ведь в каждом из них есть какая-то тайна и сто загадок. И не все они, наверное, раскрыты и разгаданы. А сколько повидали эти камни на своем веку!

Вот мне и захотелось узнать, какие же секреты они таят в себе. Сколько их, чем отличаются друг от друга, бывают ли съедобные камни, история их появления на Земле, и какую пользу приносят камни людям?

Цель исследования – изучение разнообразия мира камней и минералов Пермского края.

Задачи исследования:

1. Выявить особенности внешнего вида, свойств и разнообразия камней и минералов.
2. Систематизировать информацию о камнях и минералах, полученную из библиотек, музеев и других источников.
3. Собрать коллекцию минералов.

Объектом исследования – являются камни и минералы.

Предметом – свойства камней и минералов.

Гипотезы: Предположение 1: Допустим, что форма кристалла напрямую зависит от внутреннего строения. Предположение 2: Если кристаллы существуют в природе, то о них есть упоминание литературе.

В моей работе применялись следующие методы исследования: изучение литературы и интернет-информации, наблюдение, просмотр документальных фильмов.

Глава 1. Что такое камень?

С чего же начинается история камня? Академик А. Е. Ферсман говорил, что история камня начинается с отдаленнейших эпох существования человека. А разве до появления человека камень не существовал на Земле? Существовал. И это подтверждает геология. Камню столько же лет, сколько нашей Земле. Он является составной частью Земли и особенно ее верхней части – земной коры. Камень неотделим от Земли и участвует в ее геологической истории[1].

Камень это природный материал и горная порода, использующийся во многих областях промышленности, в том числе в строительстве. Самые распространённые виды минералов и горных пород в виде строительных и отделочных камней:

• 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.
• 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.
• Оникс является декоративно-поделочным камнем. У этого камня необычная расцветка, красивые и тонкие полоски придают ему необычную красоту.

Природный камень является одним из древнейших материалов, используемых людьми для строительства домов, мостов или облицовки фасадов. Благодаря красоте, прочности и долговечности природный камень может стать украшением дворцов, храмов, усадеб или обычных домов.

В современном строительстве чаще всего натуральные камни используют при внешней и внутренней облицовке зданий. Для внутренней облицовки используют специальные мраморные или гранитные обои.

Сочетание мозаичных рисунков и узорчатых структур придают внешнему виду красоту и богатство. Природный камень износостоек, морозоустойчив и почти не впитывает влагу[4].

Вывод. Я выяснил, что камень это природный материал и горная пород. Самые распространённые виды минералов и горны пород в виде строительных и отделочных камней.

Природный камень износостоек, морозоустойчив и почти не впитывает влагу. Камень используется во многих областях промышленности, в том числе в строительстве. 

Глава 2. История возникновения минералов

Минералы появились на самой ранней стадии развития Земли как планеты. Они самые первые свидетели геологической истории Земли.

Современное определение звучит так: минерал – это твердое тело природного неорганического происхождения, имеющее кристаллическое строение и состав, который можно выразить химической формулой. То есть минералы – это кристаллы (или кристаллики), их можно пощупать, измерить, взвесить или хотя бы увидеть, пусть даже в лупу или микроскоп. само понятие «минерал» возникло относительно недавно.

Конечно, оно было совершенно незнакомо первобытному человеку. Ничего не знал он и о химических составах и кристаллических структурах. Вокруг он видел просто камни, и ему достаточно было знать те их свойства, что были важны при изготовлении примитивных орудий и сооружений. Но находки археологов указывают на тот любопытный факт, что отдельные минералы (как мы назвали бы их сегодня) были интересны древнему человеку независимо от их практического использования.

Для чего, например, понадобился ему куб галенита, через десятки тысяч лет, в 1986 г., найденный американскими археологами при раскопках палеолитических курганов Долины Миссисипи? Ведь галенит, как известно, не валяется под ногами где угодно. Древний человек мог подобрать его не ближе чем в сотне километров от места раскопок, там, где рудная залежь полосы Вайбернум - Тренд выходит на поверхность земли. Свидетелей этого события нет, и нам остается предположить, что кристалл галенита заинтересовал человека необычным видом – блеском, тяжестью.

До начала XVI столетия все еще не знали разницы между минералами как таковыми и горными породами, окаменелостями, рудами, а также искусственными продуктами.

Сам термин «минерал», насколько известно, впервые употребил ученый монах XIII в. Альбертус Магнус (Альберт Великий). На средневековой латыни он означал «то, что из рудника», «ископаемое». Намек на практическое отношение к минералам был отражением более зрелой стадии разделения труда и, соответственно, дифференциации знания: из понятия минерала исключались искусственные тела. Но к минералам все еще относили любые ископаемые: и обломки горных пород, и окаменевшие остатки животных и растений, а также воду, нефть, каменный уголь. Потребность разделить понятия еще не назрела.

В эпоху Ренессанса расцвет промышленного производства и торговли увеличил спрос на металлы, особенно цветные и благородные. Спрос вызвал интенсивное освоение рудных месторождений, развитие горного дела и металлургии. Возникли новые вопросы к науке, прежде всего, относительно рудных минералов и их спутников в рудных жилах и залежах. С этого началась минералогия как наука. 

Ежегодно открывается 40-60 новых минералов. В наше время это обычно какие-нибудь налеты или отдельные зернышки, ведь минералы, образующие большие кристаллы и крупные скопления, уже были замечены и открыты в прошлом.

С развитием человеческого общества и освоением природы выявлялись все новые полезные свойства камня, расширялось его применение, и усложнялась его история. Поэтому современная жизнь немыслима без камня.

Вывод. Минералы появились на самой ранней стадии развития Земли как планеты. Термин «минерал» впервые употребил ученый монах XIII в. Альбертус Магнус (Альберт Великий). На средневековой латыни он означал «то, что из рудника», «ископаемое». Ежегодно открывается 40-60 новых минералов. Современная жизнь немыслима без камня. 

Глава 3. Полезные камни

Галит – природный минерал класса галоидов, подкласса хлорид натрия. Для обычного человека – это каменная поваренная соль, которая ежедневно употребляется им в пищу. История минерала уходит в эпоху зарождения жизни на планете, когда вода в мировых океанах уже была соленой. Именно поэтому Древние греки назвали его «галитом», что означает «море», «соль».

Химическая формула галита – NaCl, включает 60,6% хлора и 39,4% натрия. Чистый минерал прозрачный, непрозрачный или просвечивающий, бесцветный или белый со стеклянным блеском. В зависимости от дополнительных примесей может иметь оттенки: при окиси железа – желтые и красные тона, органических включениях – цвета от бурого до черного, примесях глины – серые оттенки. Интересный синий и сиреневый цвет придает галиту примесь сильвина (хлорида калия).

Крупные залежи галита были сформированы сотни миллионов лет назад в Северной Америке и Евразии в Пермский период, когда этим территориям был свойственен жаркий и сухой климат.

В современности каменная соль в больших количествах добывается в России – в Соликамском и Соль-Илецком месторождении Урала, Усолье-Сибирском бассейне, расположенном в окрестностях Иркутска, районах Илецка Оренбургской области, Сольвычегодском месторождении Архангельской области, а также Верхнекамском районе, расположенном в окрестностях Перми. Самосадочный галит разрабатывают в Нижнем Поволжье и прибрежных районах озера Баскунчак Астраханской области.

Каменный уголь. Каменный уголь – это осадочная порода, которая образуется в результате разложения остатков растительности (папоротников, хвощей, семенных растений). Основными видами угля по классификации являются: уголь антрацит, бурый уголь, каменный уголь. Добыча угля ведётся открытым (карьерным) и закрытым (шахтным) способом. Уголь применяется для отопительных, энегретических, сельскохозяйственных (в виде удобрений) и других отраслях промышленности. Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией.

Гранит. Гранит является распространенной горной кристаллической породой, залежи которой расположены по всей планете. В переводе с латинского «гранит» обозначает «зерно», что характеризует структуру камня. Это застывшая интрузивная магма, которая не успела подняться на земную поверхность, и образовала крупнозернистые кристаллы гранита.

Основную долю минерального состава гранита в количестве 60-65% занимают полевые шпаты. 25-30% включений приходится на кварц, и малый процент отводится темноцветным минералам – роговой обманке и биориту.

Гранит имеет высокие показатели твердости, прочности и плотности. Камень в 2 раза прочнее мрамора, а его плотность достигает 2600 кг/м³. Он устойчив к низким температурам, влаге и загрязнениям. Камень подвержен плавлению при температуре от +700°С.

По химическому составу гранит является кислой породой, состав кислотности которой можно определить по количеству двуокиси кремния. Чем выше процент двуокиси кремния в граните, тем светлее окраска минерала. Месторождения гранита имеют мировые масштабы, и расположены по всей планете. Более 50-ти месторождений гранита разных видов находится в России. Залежами минерала богаты Хабаровский край и Забайкалье, Воронежская, Свердловская и Челябинская области, Карельский перешеек и Урал. 

Мел. Кто из нас не знает мела? Чьи карманы и пальцы не пачкал кусочек легкого камня цвета снега? Кому не известно счастье художественного творчества «мелового» периода? Кто, будучи подростком, не исследовал свойства мела в «пузырящихся» опытах, не рассматривал меловой мазок под микроскопом? 

Минеральный мел – свидетель эпох, миновавших десятки миллионов лет назад. Осознание этого факта меняет восприятие привычного материала. Имея биологическое происхождение, камень мел свойства свои почерпнул у организмов, живших в незапамятные времена. 

Меловым периодом именуется промежуток времени, охватывающий около 80 млн. лет во времена господства динозавров. Теплые и мелкие (30-500 метров глубины) моря той поры давали приют мириадам мельчайших моллюсков, строивших свои скелеты и раковины из добываемого из воды кальция. 

Останки этих существ, скопившиеся в донных отложениях многометровыми пластами, и превратились, в хорошо нам знакомый, мел. В процентном отношении минерал мел разделяется на следующие части: 
обломки скелетов – около 10%. Речь идет не только о простейших существах, но и о многоклеточных животных, наделенных способностью извлечения и концентрации солей кальция в тканях[4].

Вывод. Я узнал, что есть полезные камни, такие как: галит – природный минерал; каменная поваренная соль, которая ежедневно употребляется им в пищу; каменный уголь был первым, из используемых человеком, видов ископаемого топлива; гранит имеет высокие показатели твердости, прочности и плотности; хорошо нам знакомый, мел. 

Глава 4. Самоцветы

Камни-самоцветы олицетворяют красоту, которую преподносит нам природа. День ото дня, год за годом, она растит в своих недрах сказочное великолепие, что предстает перед нами в виде дивных линий и причудливых цветов и оттенков камней-самоцветов.

Природа насчитывает огромное количество цветных, полудрагоценных и драгоценных камней, приблизительно около 160 видов, но особенно ценных среди них всего около тридцати видов – алмаз и сапфир, рубин и изумруд, турмалин, топаз, александрит, опал, аметист, бирюза, жемчуг – эти камни особо ценятся.

Первые упоминания о самоцветах найдены на глиняных табличках Вавилона, которые были созданы около шести тысячелетий назад, и рассказывали о священных амулетах- талисманах из сердолика, нефрита и лазурита. В Древнем Египте любовь к драгоценным камням было просто огромной – их использовали для украшения одежды, зданий, мебели и даже кухонной утвари. Египтянам были известны практически все драгоценные камни.

Во времена Средневековья очень многие ученые увлеклись изучением магических свойств камней, описывались минералы и их целебные и магические свойства.

Но привлекали к себе людей гораздо больше не магические свойства, а красота камней – кольца, серьги, ожерелья, изготовленные ювелирами, украшали королей, царей, а об украшениях калифов и раджей, ходят легенды, им до сих пор нет аналогов[2].

Недавно я узнал о лечебных воздействиях камней (минералов) на организм людей. Этот раздел называется литотерапия. Литотерапия – терапевтическое воздействие камней (минералов) на организм человека.

Современная фармакология использует для приготовления различных лекарств более 50 различных минералов. Считается, что минералы координируют циркуляторную систему сосудов и деятельность мозга.

• Авантюрин – уравновешивает эмоции, сохраняет радостное настроение, ясность ума.
• Аквамарин – снимает стрессовое состояние, устраняет фобии.
• Александрит – успокаивает, способствует открытости, общению.
• Алмаз – улучшает функции мозга, усиливает энергетику абстрактного мышления, увеличивает контактность.
• Аметист – снимает головную боль, бессонницу, укрепляет эндокринную систему, увеличивает активность правого полушария мозга.
• Бирюза – уравновешивает эмоции, укрепляет чувство взаимопонимания.
• Жемчуг – укрепляет память, приносит покой и умиротворение.
• Изумруд – устраняет аффекты.
• Кораллы – укрепляют память, избавляют от тиков, контролируют эмоции.
• Лазурит – улучшает остроту зрения, уменьшает боли.
• Малахит – стимулирует работу сердца, кровеносных сосудов, легких.
• Нефрит – стимулирует работу почек.
• Опал – усиливает чувство интуиции.
• Сапфир – помогает при лечении диабета, нарушений костной системы, избавляет от бессонницы.
• Сердолик – укрепляет зубы, стимулирует речь.
• Топаз – влияет на щитовидную железу.
• Хрусталь – улучшает кровь, стимулирует гипофиз и эпифиз.
• Янтарь – стимулирует нервную систему, улучшает дыхательную систему, повышает гемоглобин в крови.

Вывод. Природа насчитывает огромное количество цветных, полудрагоценных и драгоценных камней, приблизительно около 160 видов, которые привлекали к себе людей магическими свойствами, лечебными воздействиями и красотой камней. 

Глава 5. Как стать коллекционером

Я был совсем маленьким, когда впервые заметил на дорогах села Воскресенское, куда я приезжал на лето к бабушке и дедушке, необыкновенной красоты камень. Он переливался всеми цветами радуги, имел странную форму. Как объяснил мне дедушка, это был шлак, отработанный побочный продукт от производства меди, которую выплавляли почти 300 лет назад на местном Воскресенском медеплавильном заводе.

Мне стало очень интересно, что такое камни, какие они бывают. Я стал интересоваться ими, собирать их, у меня появилось желание знать о них всё больше и конечно каждый раз пополнять свою коллекцию камней и минералов.

Можно просто собирать красивые привлекательные образцы, а вот сбор минералов и пород, который показывает, как образовались минералы или, какое геологическое строение имеют и коллекционирование приобретает черты научного исследования.

К формированию коллекции существует несколько подходов. Можно собирать минералы по классам согласно справочнику, по месторождениям и районам, по геологическим процессам их образования, по принципу использования в промышленности. Интересна коллекция по таблице Менделеева, где большинству элементов соответствовали бы минералы, в форме, которых они существуют в природе.

К каждому образцу непременно должна прилагаться этикетка, на которой указано название минерала, месторождение, дата сбора, номер по каталогу. Вообще советую не полагаться на память, а тщательно каталогизировать свое собрание, когда оно с годами будет насчитывать сотни или тысячи образцов, немудрено совершенно запутаться без ведения записей.

Номер следует нанести тушью на маленький кусочек лейкопластыря или на белую нитроэмаль на не самой привлекательной части минерала.

Немного о хранении. Разумеется, организовать дома музейную витрину не всегда получается, однако стоит озаботиться, чтобы образцы не пылились, не бились друг о друга, не падали на пол. Не держите на открытых полках минералы, которые могут обесцветиться под действием солнечного света (например, аметисты). Для не слишком хрупких образцов удобны зип-пакеты, прочие следует держать в индивидуальных коробочках с вложением этикетки.

Большинство минералов можно мыть обычной водой, но все же загляните в справочник, иные могут требовать специфической чистки. Скажем, карбонаты покрываются налетом при мытье с мылом, легкорастворимые минералы, разумеется, в воде полоскать не стоит.

Сульфиды подвержены окислению, грани тускнеют, появляется характерный запах. Гигроскопические и обезвоживающиеся минералы целесообразно покрыть защитным бесцветным лаком. Опалы со временем мутнеют и разрушаются, необходимо периодическое погружение их в воду.

Вывод. К формированию коллекции существует несколько подходов.

Можно собирать минералы по классам, по месторождениям и районам, по геологическим процессам их образования, по принципу использования в промышленности, по таблице Менделеева. Хранить камни минералы нужно, учитывая их свойства. 

Заключение

Проведя свое исследование, я установил, что:

• из камней, как из кирпичиков, состоит окружающий нас мир неживой природы;
• известно около 3500 видов минералов;
• процесс образования минералов происходит глубоко в недрах Земли;
• единственный минерал, который можно употреблять в пищу – галит, или поваренная соль;
• минералы широко применяются в строительстве и промышленности;
• искать минералы для коллекции можно везде!

На основе полученных мной данных можно сделать вывод, что наша жизнь без минералов была бы значительно сложнее, мир минералов не исследован до конца и таит в себе много загадок, прямо под ногами можно найти как известные науке минералы, так и открыть новые.

Мне очень интересны минералы и камни и я буду продолжать собирать коллекцию минералов.

Список использованной литературы

1. Большая серия знаний. Планета Земля. – М.: ООО «Мир книги», 2004.
2. Кленов А.С. Малышам о минералах.- М.: «Педагогика-Пресс», 1996.
3. Кэрол Варли, Лайза Майлз. Всемирная география. Энциклопедия. – М.: РОСМЕН, 1997.
4. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Георафия / Авт.-сост. В.А. Маркин. – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1997.
5. Минералы. Сокровища Земли. – ООО «Де Агостини», 2009.
6. Детская энциклопедия Кирилла и Мефодия. Мультимедийная энциклопедия. – ООО «Кирилл и Мефодий», 2007.
7. http://klopotow.narod.ru/soveti/min_1.html

Выполнил: Аничин Александр, ученик 4 «Б» класса, г. Пермь. Научный руководитель: Оборина Е. А., классный руководитель 4 «Б» класса.

Презентация. Камни и минералы Пермского края