Презентация для классного часа "Мексиканское чудо"

• 1 слайд

  Пещера
  кристаллов
  Пещера Найка как образовались .....
  Мексиканское чудо
  

• 2 слайд

• 3 слайд

  Пещера кристаллов соединена с шахтовым комплексом Найка расположена на глубине 300 метров под городом Найка, штат Чиуауа, Мексика. Пещера уникальна наличием гигантских кристаллов селенита (минерал, структурная разновидность гипса). Наибольший из найденных кристаллов имеет размер 11 м в длину и 4 м в ширину, при массе 55 тонн. Это одни из наибольших известных кристаллов. В пещере очень жарко, температуры достигают +58 °C при влажности 90-100 %. Эти факторы сильно затрудняют исследование пещеры людьми, делая необходимым использование специального охлаждающего снаряжения. Даже со снаряжением нахождение в пещере обычно не превышает 20 минут, так как в более холодных лёгких начинает конденсироваться вода.
  Пещера кристаллов
  

• 4 слайд

  Нерукотворное чудо — пещера Найка была обнаружена совершенно случайно. Гигантские прозрачные кристаллы гипса поразили воображение даже самых опытных геологов и спелеологов. Им еще предстоит раскрыть тайну этого фантастического, мощного и одновременно очень хрупкого мира, созданного Природой.
  Большинство из нас при упоминании гипса представляют себе порошкообразный материал, который используется в медицине и строительстве и который добывают в больших карьерах. Этот широко распространенный в природе минерал действительно отлагался в разные геологические периоды в виде мощных осадочных слоев. Кроме того, его отдельные кристаллы и прослойки часто встречаются по берегам соленых озер и морей. А в пустынных и полупустынных местностях гипсовые желваки и прожилки лежат буквально под ногами — они образовались недавно прямо в верхней части грунта. Дело в том, что кристаллизация гипса в сухом воздухе и при резких перепадах температуры в засоленных песках начинается утром и продолжается по мере повышения температуры окружающей среды, а к вечеру с наступлением похолодания этот процесс прекращается. Так изо дня в день растут отдельные кристаллы, форма которых очень разнообразна: они могут быть таблитчатыми, длиннопризматическими, столбчатыми, игольчатыми или сдвоенными, образуя так называемые «ласточкины хвосты». Нередко из них получаются причудливые агрегаты: волокнистые, дендритные (похожие на деревья), скелетные, радиально-лучистые, «розочки». Но их размеры не превышают несколько сантиметров, достигая максимум первых метров. Все зависит от условий, которые требуются для роста гипсовых кристаллов.
  

• 5 слайд

• 6 слайд

  Породы, где размещается пещера Найка, — обычные известняки, но под ними покоится магматический очаг, служащий источником горячих минерализованных растворов — гидротерм, которые и способствовали образованию полиметаллических руд, а также раствора сульфата кальция, или ангидрита, который, как полагают ученые, и оказался исходной средой для гипса. Массивные жилы ангидрита рассекают месторождение во многих местах. Для его образования есть все нужные компоненты. Источником кальция мог служить известняк, а серы — полиметаллические сульфидные руды. Такое минеральное сочетание близ пещер встречается часто, но вот кристаллы гипса в них чрезвычайно редки. Почему же они образовались в Найке? Раствор, из которого они сформировались, должен был сохраняться в очень узких и устойчивых рамках, которые соответствуют приблизительно 54 °С и почти 100% влажности. Камера, где росли кристаллы, не имела сообщения с поверхностью, как обычные пещеры, поэтому сложившийся в ней комплекс условий не менялся длительное время, по крайней мере, тысячи лет. Их рост ограничивался только размерами пещеры.
  Гипс — очень хрупкий минерал, но кристаллическая форма придает ему прочность.
  

• 7 слайд

  Поперечный разрез шахтного комплекса Найка и местонахождение двух пещер — Пещеры кристаллов, глубина 290 м, температура, при которой росли кристаллы, 54°C) и Пещеры мечей (Cueva de las espadas, глубина 120 м, температура, при которой росли кристаллы, 47°C).
  

• 8 слайд

  Первое известие о существовании шахты с кристаллами появилось в 1794 году. Тогдашние исследователи наткнулись на серебряную жилу в основании холмов, прозванных местными индейцами "Naica" (пер. Теневое место). Вплоть до начала ХХ века здешние земли стали предметом добычи золота и серебра, а в последствии и свинца с цинком.
  

• 9 слайд

  В 2000 году два брата Хуан и Педро Санчез открыли второй зал, именуемый "Пещерой кристаллов". Два шахтера совершенно случайно наткнулись на комнату с кристаллами, после чего вынудили инженера компании "Индустриас Пеньолес" изменить маршрут строительства туннеля.
  

• 10 слайд

  Находка, безоговорочно признанная уникальной всеми специалистами мира. Детально исследовать находку сразу не смогли из-за высокой температуры — около 60 °С и 100-процентной влажности. Возможность ее осмотреть появилась позже, когда разгермитизированная пещера немного остыла. Она оказалась буквально сплошь поросшей кристаллами гипса, самые крупные из которых достигали длины 13 метров. Гипс — минерал мягкий. Его твердость по шкале Мооса соответствует 2. Но мегакристаллы оказались настолько прочными, что выдерживали вес человека.
  

• 11 слайд

    В домашних условиях можно вырастить кристаллы солей васильково-синего медного купороса, зеленого железного купороса, разноцветных квасцов и многих других солей, хорошо растворимых в воде. Растворимость гипса хуже, чем у перечисленных соединений, поэтому получать его кристаллы в домашних условиях дольше и труднее. А вот в природе, которая не ограничена во времени, существуют естественные «лаборатории» по выращиванию удивительно красивых гипсовых кристаллов — это пещеры.
  

• 12 слайд

  Исследователь в Пещере кристаллов, г. Найка
  

• 13 слайд

  Первый зал пещеры кристаллов обнаружили в 1910 году найкские шахтеры во время добычи полезных ископаемых в местном руднике. Его прозвали "Пещерой мечей" и располагается он на глубине около 120 метров. Кристаллы здесь, как правило, прозрачные и не превышают одного метра в высоту. Есть мнение, что в "Пещере мечей" температура опустилась гораздо раньше, нежели в двух других залах. Из-за этого рост кристаллов был остановлен.
  

• 14 слайд

  Спустя 9 лет исследователи обнаружили и третий зал - "Ледовый дворец". Здесь кристаллы несколько тоньше и меньше, чем в "Пещере кристаллов" и "Пещере мечей". Формации имеют вид нитевидных наростов, не имеющих аналогов в природе. Находится данный зал на глубине 150 метров, причем вода сюда не поступает.
  

• 15 слайд

  По мнению ученых, формирование кристаллов селенита в шахтном комплексе "Naica" началось много лет назад за счет разлома земной коры. В пещеру стала поступать магма, подогревая насыщенные минералами грунтовые воды. В результате полость пещеры заполнилась жидкостью, чрезмерно богатой гипсом. В таком состоянии она пробыла более 500 000 лет. За это время температура воды не опускалась ниже 50 градусов, что и стало причиной формирования огромных кристаллов.
  

• 16 слайд

  К большому сожалению туристов, вход на территорию пещеры кристаллов запрещен. Сюда допускают лишь специально обученных людей, имеющих официальное удостоверение и необходимое оборудование. Дело в том, что на территории пещеры температура не опускается ниже 58 градусов тепла, а влажность воздуха колеблется в пределах 90-99 %. Такие условия являются смертельно опасными для человека.
  

• 17 слайд

  Считается, что мексиканская пещера интересна не только спелеологам, но и биологам. В микроскопических трещинах громадных кристаллов сохранились бактерии древних времен, изучение которых может дать ответы на многие вопросы о возникновении жизни на Земле.
  

• 18 слайд

  Перед вами огромные кристаллы гипса, образовавшиеся в подземной Пещере кристаллов в Мексике.
  

• 19 слайд

  С подземный «кристаллизатор» привлекал внимание ученых со всего света, которые приезжали, чтобы не только полюбоваться на редкое зрелище, но и выяснить причины образования таких больших и правильных кристаллов. Изучение механизма их образования представляет не только теоретический интерес, но и поможет разработать способы защиты кристаллов от разрушения, чтобы сохранить эту красоту для будущих поколений.
  Предполагается, что образование кристаллов началось около 26 миллионов лет назад, когда в результате вулканической активности магма вышла на поверхность в районе расположения современного города Найка. Выход магмы способствовал формированию горы и накоплению в подгорных известковых пещерах горячей и насыщенной минералами воды. Вулканическая активность привела к смещению элементов земной коры, и пещера с водой, насыщенной минеральными веществами, лишилась контакта с другими подземными резервуарами, оказавшись «запечатанной». Вода содержала большое количество малорастворимого сульфата кальция, который, в зависимости от условий, может образовывать несколько минералов. В Пещере кристаллов он превратился в одну из форм гипса (CaSO4·2H2O) — прозрачную и бесцветную его разновидность, известную как селенит. Именно селенит представляет собой основной минерал в пещерах у города Найка.
  

• 20 слайд

  У каждого минерала есть своя область условий, в которых он сохраняет устойчивость, изменение же условий способствует превращению одного минерала в другой. Так, минерал на основе безводного сульфата кальция (CaSO4) — ангидрит — более устойчив в горячей воде и может осаждаться при температуре 58°C; гипс же формируется при охлаждении концентрированного раствора сульфата кальция до 56°C.
  Для гипса характерна слоистая кристаллическая структура, образующаяся в результате чередования формульных единиц сульфата кальция и бимолекулярных слоев воды. Синий — кальций, желтый — сера, красный — кислород, розовый — водород.
  

• 21 слайд

  Первоначально в воде, подогреваемой магмой, началось формирование осадочных отложений ангидрита. Затем, спустя тысячи лет, когда температура воды в пещерах опустилась ниже 58 °C, началось растворение ангидрита, которое сопровождалось образованием  центров кристаллизации  и последующим ростом кристаллов гипса. Растворявшийся ангидрит поддерживал подземный раствор достаточным количеством сульфата кальция, чтобы обеспечить его легкую  пересыщенность, создавая идеальные условия для медленного роста кристаллов гипса. Если раствор, в котором идет кристаллизация, слишком перенасыщен (такое, например, может произойти при резком понижении температуры), образуется много центров кристаллизации, что приводит к быстрому росту небольших по размеру кристаллов. Медленная кристаллизация дает большие кристаллы, быстрая — много небольших по размеру, это верно и при образовании кристаллов в лаборатории, и в естественных условиях. То есть огромные кристаллы сформировались в пещере именно потому, что концентрация сульфата кальция в растворе в момент роста кристаллов гипса была лишь незначительно выше концентрации  насыщенного раствора. Те же самые богатые сульфатом кальция воды в свое время заполнили и еще один подземный резервуар около города Найка. Но условия в этом подземном помещении не позволили кристаллам гипса вырасти до огромных размеров: из-за более быстрого охлаждения они стали гораздо скромнее.
  Прозрачный призматический кристалл гипса 22,6 × 2,6 × 1,6 см, найденный среди гигантских кристаллов (закреплён на искусственной подставке).
  

• 22 слайд

  В Пещере мечей расположенной по соседству с Пещерой кристаллов, но на глубине 120 метров, стены полностью покрыты гипсовыми кристаллами, форма которых напоминает средневековые мечи. Длина этих гипсовых «мечей» не превышает двух метров, а их количество больше, чем в Пещере кристаллов протяжённостью 87м, которая была полностью заполнена гипсовыми кристаллами, достигавшими 2 м в длину. Кристаллы, извлечённые из полости, быстро разошлись по минералогическим коллекциям музеев мира.
  Пещера мечей.
  

• 23 слайд

  Исследователи даже смогли оценить, с какой скоростью проходил рост кристаллов в Пещере кристаллов при температурном интервале между 54 и 58°C. Для этого они погружали фрагмент гипсового кристалла из этой пещеры в перенасыщенные при разных температурах растворы сульфата кальция и измеряли скорость осаждения новых слоев на «родительский» кристалл. Оказалось, что при температуре водного раствора сульфата кальция 55°C (наиболее вероятная температура при образовании мегакристаллов) кристаллы гипса росли так медленно, что за двести лет толщина кристалла увеличивалась всего лишь на толщину бумажного листа — а одного метра в поперечнике кристаллы достигали при такой температуре примерно за миллион лет.
  

• 24 слайд

  Чаще всего полости в земной коре образуются водой, которая размывает горные породы и растворяет слагающие их минералы. Лучше всего растворяются известняки, поэтому большинство пещер расположено именно в таких породах. В каждой создается особый микроклимат, который и диктует, какие минералы и в каком виде будут там кристаллизоваться. Из-за своей хорошей растворимости гипс в пещерах встречается очень редко, до недавнего времени было известно всего три места на Земле, где его можно увидеть в большом количестве. Это карстовые полости Кугинатгтау в Туркмении, Гваделупского хребта и гор Эль-Капитан в американском штате Нью-Мексико. Самые крупные кристаллы гипса можно наблюдать в пещерах Кап-Кутан (Туркмения) и Лечугия (Нью-Мексико). Они достигают длины 5 метров, но огранка их несовершенна: грани короткие и кривые. Так называемые «елочки» высотой 3—4 метра представляют собой не один кристалл, а множество сросшихся. Одиночные довольно крупные кристаллы есть в пещерах Гран Жеода в Испании, Дебар в Македонии, Раура в Перу. В пещерах Подолии, на Западной Украине, проявления гипса более умеренные и значительно мельче. Крошечные единичные кристаллы можно увидеть на стенах знаменитой Кунгурской пещеры Предуралья. Но все эти места не идут ни в какое сравнение с полостями мексиканской горы Найка, где обнаружены гигантские гипсовые, прозрачные и совершенной формы кристаллы.
  Сросток кристаллов гипса из пещер Найка. Размер: 18 × 14 × 13 см, масса 2,6 кг.
  

• 25 слайд

  Найка находится на древнем разломе, и под пещерой есть магматическая полость. Магма нагревала подземные воды, и они насыщались минеральными веществами, в том числе большим количеством гипса. Пещера была заполнена горячим раствором минералов на протяжении сотен тысяч лет, вплоть до нескольких миллионов лет. В течение этого времени температура раствора оставалась стабильной в диапазоне +54…+58 °C, предоставляя единственно возможные условия для роста кристаллов селенита (с участием безводной формы сульфата кальция — ангидрита). Наименьшая скорость роста кристаллов составляет 1,4 ± 0,2 × 10−5 нм/с при температуре +55 °C
  

• 26 слайд

  Для того чтобы вести добычу в местных горах, из проходных тоннелей необходимо было откачать воду. Еще не зная о существовании уникальных пещер, их осушили и таким образом открыли возможность их обнаружения. Собственно же вскрытие полостей можно назвать началом их конца — от контакта с воздухом кристаллы гипса будут со временем мутнеть и разрушаться. Чтобы не допустить этого, при входе в пещеру смонтировали дверь, которая отделяет ее от остального пространства вентилируемой шахты. Но это, конечно, временная мера, к тому же присутствие людей сказывается негативно — они неизбежно разрушают кристаллы, пополняют ими музеи и частные коллекции. Такое уже случилось с открытой на этом же месторождении в 1910 году пещерой Мечей, лишившейся на данный момент большей части своих красот. Поэтому в 2006 году был запущен проект, цель которого — оградить уникальный природный объект от уничтожения: международная команда ученых и спелеологов в течение двух лет изучала пещеру и документировала увиденное. В процессе работы было сделано немало открытий. Чего только стоит одна находка пыльцы и микроорганизмов, захваченных гипсом в процессе роста! Кроме того, здесь обнаружили 30 минералов, 7 из которых ранее в пещерах не встречали, а один из них вообще неизвестен науке. Изотопное датирование, а также прямой эксперимент по росту кристаллов позволили установить примерный возраст самых крупных из них — от 500 до 200 тысяч лет. Результаты исследований пещеры, не имеющей аналогов в мире, еще предстоит обработать, но их значимость не подлежит сомнению.
  
  

• 27 слайд

  Пещера кристаллов — это полость в форме подковы в массиве известняка. Громадные кристаллы пересекают пространство пещеры в разных направлениях. Из пещер постоянно откачивается вода. В случае остановки оборудования они снова затопятся. Кристаллы деградируют на воздухе, поэтому исследователи из «Проекта Найка» стремятся задокументировать этот геологический объект.
  Новый зал, названный «Ледовый дворец», был открыт при бурении в 2009 году. Он находится на глубине 150 м и не заполнен водой. Формации кристаллов значительно меньшие, с тонкими нитевидными наростами.
  

• 28 слайд

  Уникальные минералы мир мог и не увидеть, если бы в 2000 году двое шахтеров, работавших на руднике, расположенном в этой же горе, случайно не обнаружили пещеру Найка. Попавшие сюда геологи, были просто восхищены увиденным и назвали эту пещеру «Сикстинской капеллой кристаллов». Для того, чтобы начать исследование, владельцы рудника откачали находившуюся там воду и продолжают это делать регулярно, спасая пещеру от затопления.
  
  

• 29 слайд

  Интересно, что ранее в этой же горе были найдены другие полости с красивыми минералами: Пещера мечей, Глаз королевы, Пещера парусов и Стеклянная пещера. Но все они смотрятся гораздо скромнее, чем Пещера кристаллов, находящаяся на глубине 300 метров. Давайте посмотрим, почему именно здесь образовались такие впечатляющие своими размерами селенитовые кристаллы.
  
  

• 30 слайд

  Обычно в пещерах мрачно, холодно и сыро. Но в пещере Найка трудно замерзнуть, ведь температура воздуха здесь около плюс 58ºС. К тому же здесь повышенное содержание сероводорода, а влажность воздуха близка к 100%. Это создает дополнительные трудности исследователям пещеры: без специального охлаждающего костюма и респиратора здесь можно находиться не более 10 минут.
  

• 31 слайд

  Такая высокая температура в этой пещере обусловлена тем, что под ней расположен разлом земной коры с выходом магмы. До обнаружения шахтерами, пещера Найка была большей частью затоплена подземными водами. Раскаленная магма поддерживала температуру воды на постоянном уровне, около 54°С. Именно этот фактор, по мнению геологов, и сыграл решающую роль. Вода, обогащенная минералами от контакта с магмой, превратилась в раствор солей. В этом водном растворе как раз и содержались необходимые компоненты для образования кристаллов.
  

• 32 слайд

  Другим немаловажным фактором послужила полная изоляция пещеры от окружающего мира. На протяжении тысячелетий здесь поддерживалась стабильная температура и влажность воздуха, без каких-либо колебаний. Химический состав воды и воздуха также оставался неизменен, что и привело к безостановочному росту таких впечатляющих кристаллов, размеры которых ограничены только стенами пещеры.
  
  

• 33 слайд

  В дальнейшем кристаллами могут заинтересоваться биологи, так как в их микроскопических полостях, заполненных жидкостью, могут находиться древние микроорганизмы. В передаче телеканала Discovery в феврале 2011 года упоминалось о возможном существовании других пещер, но их исследование требует разрушения кристаллов. Указывалось, что в конечном итоге пещера будет возвращена к изначальному затопленному состоянию.
  

• 34 слайд

  Благодарю за внимание