Исследовательский проект по теме: "Тайны минералов"

День науки и творчества

Исследовательский проект по теме: "Тайны минералов"

Содержание

                              I.            Введение...............................................................................................3

                           II.            Основная часть......................................................................................

1.     Структура земной коры. Происхождение минералов..................................................................................

2.     Минералы вокруг нас................................................................

3.     Польза минералов для человека...............................................

4.     Интересные сведения о минералах моей коллекции...............

                        III.            Заключение............................................................................................

                        IV.            Список использованной литературы...................................................

Введение

Величие и красоту нашей вселенной можно увидеть в любом природном явлении. Одно из прекрасных и удивительных отражений совершенства планеты - камни и минералы.

Я выбрала эту тему потому, что мне всегда были интересны камни. У моря, в песке, у реки или на дороге, я собирала самые красивые и необычные из них, подолгу рассматривала и любовалась ими.

Когда я рассматривала камни, как будто отправлялась в далекое прошлое нашей планеты.

Любуюсь камнями и думаю: ведь в каждом из них есть какая-то тайна, загадка. А сколько повидали эти камни на своем веку.

Вот и мне 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 моей работы :

1.     Получить ответы на  интересующие меня вопросы о минералах.

2.     Задачи работы:

3.     Изучить литературу о минералах

4.     Выяснить, как образуются минералы на земле

5.     Узнать, где и для чего применяются минералы.

6.     Получить  информацию о минералах моей коллекции.

7.     Используя теоретические знания вырастить минералы в домашних условиях.

Структура земной коры

Происхождение минералов

Наша планета имеет сложное строение. Земная кора  - наружная твердая оболочка Земли, первый ее слой. Его толщина от  6 до 70 км. Под земной корой  находится мантия  - слой раскаленной породы толщиной около 2500 км.  Под этими слоями, в самом центре Земли, залегает внешнее ядро. Оно состоит из жидкого металла. А внутреннее ядро - это плотный шар раскаленного металла, предположительно железа.

Земная кора состоит из различных горных пород. Процесс образования горных пород условно можно назвать круговоротом пород в природе. Порой необходимо несколько миллионов лет, чтобы появилась та или иная порода. По способу образования породы делятся на 3 типа:

·        магматические

·        осадочные

·        метаморфические.

Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются, когда расправленная масса (магма) застывает. Если магма отвердевает внутри земной коры, не выходя на поверхность, то образуются  интрузивные породы. А если магма излилась на поверхность земли (стала лавой) и там застыла, появляются  эффузивные породы . Брызги лавы, огненные потоки, взрывы, пепел сопровождают появления эффузивных магматических пород. После извержения лава постепенно остывает, становится твердой и превращается в породу. Интрузивные магматические породы глубоко скрыты от наших глаз: магма застывает внутри земной коры, так и не добравшись до поверхности. Но со временем магматические горные породы выходят на поверхность, и виной тому эрозия (разрушение). Самый распространенный тип вулканических пород  - базальт. Он часто застывает в виде шестиугольных колонн.  Яркий пример тому - Тропы великана. Миллионы лет после извержения вулкана лава остывала и трескалась, в результате чего появилось это чудо природы. Высота возникших колонн от 2 до 18 м. Пемза - застывшая лава. В ней было много газа, который испарился при остывании, создав в породе множества пор.

Еще один яркий представителем магматических пород  - гранит. В его составе изобилирует  минерал кварц, который придает граниту прочность и долговечность. Он красуется на фасадах многих известных зданий, встречается в постройках лондонского Тауэра.

Осадочные горные породы.

Горные породы распадаются на крохотные частицы под воздействием воды, ветра. Этот процесс называется эрозией. Частица за частицей разрушенные породы уплотняются, накапливаются и оседают, формируя новый слой породы. Такие породы называют осадочными. Многие осадочные породы появились при испарении морской воды. Это происходит, когда залив или бухта отрезаются от моря и высыхают.  Образованные благодаря этому породы отличаются богатым минеральным составом и называются  эвапоритами. К ним относят: гипс, каменная соль, хлорид натрия, карбонат калия.

Известняк - образовался из остатков раковин древних обитателей морей, вымерших миллионы лет назад. Он состоит из кальцита. Очень часто  в известняке находят окаменелости.  Окаменелые остатки древних растений и  животных, захороненных в природе, можно считать капсулой времени. Такие находки дают людям информацию о планете и её обитателях. В камне встречаются отпечатки, сохранившееся с глубокой древности.  Часто на месте разложившихся  отпечатков образуется пустота, которая со временем заполнялась минералами. Многие виды вымерших животных известны только по окаменелостям. Никто не видел живого динозавра, но находки окаменелых остатков говорят о рептилиях, населявших Землю много миллионов лет назад.

Окаменелости говорят о возрасте пород. В Австралии находится знаменитая во всем мире скала - Улуру, и состоит она из красного песчаника. Высота скалы - 348 метров. Возраст - более 300млн. лет.

Уголь - осадочная порода. На протяжении миллионов лет растительность заболоченных лесов гибла и перегнивала. А когда болота стали высыхать, остатки растительности превратились в торф, а затем в уголь. Самая крепкая осадочная порода - кремень. Собор Святого Петра построен из известняка и песчаника. Эти породы долговечны и прочны. 

 Мел - разновидность из известняка, состоящего из частичек древних раковин моллюсков и других морских обитателей.

Пещеры в известняках часто бывают "домом" для сталактитов. Когда со свода пещеры испаряются капельки воды, они оставляют осадок - минерал кальцит. Капля за каплей вырастает свисающая с "потолка""сосулька" - сталактит. Скорость роста сталактита несколько миллиметров в год. Бывает, что от сталактита отламывается часть и  падает на пол пещеры. Это может стать началом роста для сталагмита. Иногда сталагмиты и сталактиты срастаются и превращаются в причудливые колонны. Вот такой он, загадочный и прекрасный мир пещер.

Метаморфические горные породы

В толще земной коры происходят волшебные превращения, о которых мы даже и не подозреваем. Под воздействием высоких температур и давлений газовых и водных растворов одна порода может переродиться в другую. Все превращения происходят в твердом состоянии. Горные породы,  образующиеся в результате таких изменений называются метаморфическими. Метаморфизму подвергаются как осадочные, так и магматические породы. Порода может изменить структуру, цвет и минеральный состав. В условиях нагрева и сжатия глина превращается в сланец. А твердый сланец со временем перерождается в более прочный шифер. При соответствующем росте температур и давлений шифер перейдет в филлит и наконец в гнейс.

Гнейс - очень прочная порода, которая формирует Альпийские горы. В Канаде найден гнейс, признанный самой древней породой в мире.  Среди метаморфических пород есть настоящие легенды. Это - мрамор. Знаменитый Тадж - Махал в Индии построен из белого мрамора. Мрамор за день сменяет несколько оттенков. Чистый мрамор состоит только из одного минерала - кальцита.

Таким образом, Земля в своих глубинах вынашивает, а затем создает феноменальное творение - камни. Это скрыто от наших наблюдений, так как происходит глубоко в недрах Земли. Горы, холмы, утесы, резные берега, равнины - это элементы ландшафта. Все они состоят из разных горных пород. Рельеф земной поверхности переменчив. Горы разрушаются, русла рек высыхают, появляются возвышенности, низины, равнины, впадины.

Эрозия - причина разрушения горных пород и почв. Ветер и водные потоки наносят механический тип разрушения.

Температура , влажность воздуха и осадки тоже разрушают породы. Потоки воды размывают их, стачивая валуны до размеров гальки. Вода при замерзании расширяются в объеме. Замерзнув в трещине, она повлечет увеличение ее размера.

Ветер - природный скульптор. Он "выдувает" в породе соты, арки и разные причудливые формы. В пустынях сильный ветер поднимает в воздух пыль и песчинки, которые стачивают породы.

Мощные волны способны уничтожить прочные скалы утесы, а так же перенести невероятные объемы песка.

Загрязнение окружающей среды губят породы в том числе и те из которых строят здания.

Минералы вокруг нас

В результате процессов связанных с внутренним жаром Земли, под громадным давлением образуется основная масса минералов.

Минералы  - природные химические соединения с определенным составом  и кристаллическим строением. На сегодняшний день человечеству известно более четырех тысяч видов минералов и их  число продолжает расти.

Минерал может состоять как из нескольких химических элементов, так и из одного.

Красивые кристаллы различных форм расцветок и размеров - результат природных процессов.  Кубические кристаллы соли появляются при испарении воды из соляного раствора. А кристаллы алмаза рождаются под землей при высоких давлениях и температурах.

Внутри кристалла скрыт целый мир, в котором химические элементы выстроены по порядку. Закономерность расположения молекул и атомов определяют форму кристалла.

Размер кристаллов зависит от условий их формирования. Большие кристаллы образуются в пустотах и заполняют трещины в породах . Им нужно много времени и места. А вот маленькие кристаллики - показатели быстрого процесса кристаллизации .

Все минералы  описываются по одному набору свойств:

Это - цвет, блеск ,твердость, цвет черты, форма кристаллов, спайность, излом,  магнитность, прозрачность, реакция на кислоты.

Удельный вес и радиоактивность -тоже существенные признаки.

Важно также знать химический состав и  кристаллическую структуру минерала.

Минералы могут иметь несколько вариантов окраски.

Существуют прозрачные, непрозрачные или просвечивающие на краях минералы. Отличить один от другого помогает блеск. Он бывает стеклянным, алмазным, матовым, масленым или отсутствует вовсе.

Шкала твердости минералов названа по имени её создателя немецкого геолога и минеролога К.Ф. Мооса. Шкала Мооса - это набор минералов с эталонной твердостью, расположенных в порядке её возрастания в диапазоне от одного до десяти. Шкала была введена в 1812 году и пользуется по сей день.

Минералы характеризуют спайность и излом.

Минералы обычно состоят из нескольких химических элементов. Но в природе можно встретить около двадцати устойчивых минералов, в составе которых только один химический элемент. Их называют самородными элементами. Они редко встречаются в соединениях. Чаще всего это металлы, без которых представить нашу жизнь не возможно.

Породы из которых можно получить металлы или другие компоненты в необходимом количестве, называет рудой.

Серебро - считалось редким металлом и стоило дороже золота. В природе самородное серебро встречается в магматических породах в виде крошечных вкраплений.

Платина - один из редких металлов. Большая часть платины сосредоточена в месторождениях России .

Алюминий - прочный, нержавеющий, пластичный и легкий металл. Земная кора состоит из алюминия на восемь процентов. Он входит в состав более 270 минералов.

При смешивании разных металлов получают сплавы.

Золото образуется в магматических и осадочных породах. Иногда его находят в виде кусочков, но можно встретить вкрапления золота в породе. Золото очень дорогой и редкий металл. Еще в древних племенах люди носили золотые украшения, чтобы продемонстрировать статус и достаток. В Туринском папирусе говорится о золотой шахте посреди египетской пустыни. Золото - мягкий, податливый материал, с которым удобно работать.

Польза минералов для человека

Науке известно более 3 тыс. минералов, но большинство из них встречаются очень редко.  Лишь 300 - 350 минералов широко распространены. Минеральный мир вездесущ. Минералы вокруг нас: мы ходим по минералом, употребляем в пищу многие из них, строим жилища из минералов, большая часть топлива - минералы, почти вся наша промышленность (особенно) тяжелая добывает и перерабатывает  минералы.

Без минералов немыслима жизнь человека. Для здоровья организму  нужны витамины и минералы. Крепкими кости и зубы становятся благодаря кальцию и фосфору, которые мы получаем из пищи. Во всех продуктах содержатся минералы. В мясе и яйцах - железо, необходимое для крови. Калий помогает в работе сердца и мышц. Побороть болезнь и залечить раны позволяет цинк.

Если хлеб всему голова, то соль царица стола. Она обязательна для ежедневного рациона. Соль активно участвует в обмене веществ, а её дефицит может навредить здоровью.  Соль - это минерал гамет.

Масса человека примерно на четыре процента состоит из минералов. Этими минералами являются медь, марганец, йод, цинк, фтор и многие другие. Организм должен получать с едой все необходимые минералы и витамины.

Растения получают минеральные вещества из почвы, через свои корни. Для жизни и полноценного развития им тоже нужны минералы.

Одним из направление из медицины является липотеропия - лечение камнями. Гипотеза данного лечения гласит, что минералы обладают свойствами излучения и поглощения энергии, которые способны восстановить энергетический баланс организма.

Природные камни, применяемые в строительстве, тоже состоят из минералов.

Драгоценные камни - это редкие и красивые минералы. Их используют в ювелирном деле при изготовлении украшений. Корона Британской империи украшена драгоценными камнями.

Сапфир и  рубин - цветные разновидности корунда.

Изумруд - разновидность минерала берилла. Многие народы считают этот камень священным. Племя инков чтили данный минерал и украшали им статуи богов.

Египетские красавицы создавали макияж с помощью минеральных красот.

Пещера Ласко во Франции манит туристов, желающих приобщиться к  наскальной живописи. Около 17 тыс. лет назад древние люди разрисовывали стены пещеры изображениями животных. Для рисования они использовали минеральные краски.

Драгоценным камням всегда приписывали  магические свойства. Люди верили, что камни - те же талисманы, поэтому помогают добиться желаемого и защитить от невзгод.

Существует около 130 разновидностей драгоценных камней.

Заключение

Выполнив данный проект, я поняла, что мир минералов огромен, разнообразен и очень интересен. Минералы важны для человека в различных отраслях его деятельности.

Наша жизнь без минералов была бы значительно сложнее.

Мир минералов не исследован до конца и таит в себе много загадок. Мое путешествие в мир минералов было увлекательным и познавательным. Я буду продолжать пополнять свою коллекцию минералов

Список использованной литературы:

1.     Виноградова Н.Ф. Окружающий мир: учебник -М. Вентана-Граф, 2021г.

2.     Горы и минералы (детская энциклопедия) -М.: РОСМЭН, 2017г.

3.     Минералы (энциклопедия для детей) 100фактов -М.: РОСМЭН, 2016г.

4.     Минералы (энциклопедия для детей) -М.: РОСМЭН, 2017г.

5.     Плешаков А.А. Мир вокруг нас: учебник -М.: Просвещение, 2006г.