I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ РАЗЛИЧНЫХ КАРСТУЮЩИХСЯ ПОРОД ПЕРМСКОГО КРАЯ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
|
Введение |
3 |
|
Глава 1. Описание исследовательского аппарата |
4 |
|
Глава 2. Результаты исследования |
6 |
|
Выводы |
8 |
|
Список использованной литературы |
9 |
|
Приложение |
10 |
ВВЕДЕНИЕ
М
Рис. 1. Карта карстующихся пород Пермского края.
ой папа, Александр Камильевич, работает на геологическом факультете Пермского университета. Летом он часто берет меня вместе со студентами в учебные маршруты по Пермскому краю. Прошлым летом мы побывали в Кунгурской ледяной пещере. Там я узнал, что вся территория над пещерой усеяна многочисленными воронками разного размера. Папа мне пояснил, что пещера и воронки образовались в результате карстовых процессов. Я понял, что карст – это процесс растворения горных пород водой. Породы, которые могут растворяться водой, называются карстующимися. Это карбонатные и сульфатные породы, и соли. Поэтому карст бывает трех видов: карбонатный, сульфатный и соляной. Карстующиеся породы распространены на значительной части территории Пермского края (рис. 1).
Нарушения поверхности земли в результате карстовых процессов оказывают отрицательное влияние на хозяйственную деятельность человека. Ярким примером является г. Дзержинск Нижегородской области, родина моей мамы. Там неоднократно проваливались в карстовые воронки автомобили, жилые дома и промышленные сооружения. На севере нашего края в результате развития соляного карста оказались затопленными три рудника. Поэтому я считаю, что выбранная мной тема актуальна.
В моей работе объектом исследования являются карстующиеся горные породы. По совету руководителя я выбрал по одному образцу из каждой группы карстующихся пород. Из карбонатных пород я выбрал известняк, из сульфатных – гипс, а из солей – сильвинит (рис. 2).
Рис. 2. Образцы карстующихся пород: А – известняк, Б – гипс, В – сильвинит.
Предметом исследования моей работы является процесс растворения выбранных образцов в воде.
Цель работы: определить скорость растворения карстующихся пород. Для достижения поставленной цели мне требовалось решить следующие задачи:
- выяснить необходимые условия для развития карста;
- создать эти условия у себя дома;
- регулярно измерять вес образцов;
- обработать полученные данные.
ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО АППАРАТА
Для достижения поставленной цели я должен узнать условия развития карстовых процессов. Согласно книге К.А. Горбуновой «В мире карста и пещер» [2], необходимы следующие условия:
-
наличие карстующихся пород;
-
наличие в породах трещин и пор;
-
наличие воды;
-
способность воды растворять породу.
Все 4 условия развития карста были выполнены мной дома.
Выбранные образцы были положены в отдельные банки и залиты водой (рис. 3). Сначала использовалась водопроводная вода, но позже, для большего соответствия условию 4, стала применяться талая вода. Для сохранения растворяющей способности вода менялась один раз в шесть дней.
Рис. 3. Образцы, погруженные в воду: А – известняк, Б – гипс, В – сильвинит.
Образцы регулярно взвешивались (рис. 4). Как правило, взвешивание проводилось каждый понедельник. После этого образцы погружались во вновь набранную воду. Взвешивание проводилось на аналитических весах фирмы «AND» гидрохимической лаборатории кафедры динамической геологии и гидрогеологии Пермского университета. Взвешивание проводилось сотрудниками лаборатории.
Рис. 4. Взвешивание образцов: А – известняк, Б – гипс, В – сильвинит.
Для удаления воды из пор и трещин образцы подвергались сушке на отопительной батарее в течение одних суток. Только после этого проводилось взвешивание. Для более полного удаления воды из образцов в течение опыта дважды время сушки было увеличено: первый раз с 30.11.15 г. по 07.12.15 г. и перед последним взвешиванием с 18.01.16 г. по 01.02.16 г.
ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Опыт по растворению образцов проводился с 26.10.2015 г. по 01.02.2016 г. За это время было выполнено 11 взвешиваний. Результаты взвешиваний я заносил в дневник наблюдений (прил). Мы вместе с моим руководителем обработали полученные результаты и составили таблицу (табл. 1). По результатам взвешивания, приведенным в таблице 1, мы построили график (рис. 5).
Табл. 1. Результаты взвешивания образцов в граммах.
|
Дата |
Известняк |
Гипс |
Сильвинит |
Примечание |
||
|
Вес |
Изменение веса |
Вес |
Изменение веса |
|||
|
26.10.15 |
21,7897 |
0,0980 |
10,2840 |
5,8482 |
19,1849 |
Использовалась водопроводная вода В течение первых суток, сильвинит растворился. |
|
02.11.15 |
21,7296 |
9,8529 |
0 |
|||
|
09.11.15 |
21,7290 |
9,2619 |
||||
|
16.11.15 |
21,7300 |
8,6965 |
||||
|
23.11.15 |
21,7310 |
8,2405 |
Использовалась талая вода |
|||
|
30.11.15 |
21,7268 |
7,8629 |
с 30.11 по 07.12 образцы сушились |
|||
|
07.12.15 |
21,7266 |
7,8450 |
Использовалась талая вода |
|||
|
14.12.15 |
21,7286 |
7,4583 |
||||
|
21.12.15 |
21,7091 |
6,1530 |
||||
|
04.01.16 |
21,7003 |
5,0901 |
||||
|
11.01.16 |
21,6974 |
4,7509 |
||||
|
18.01.16 |
- |
- |
с 18.01 по 01.02 образцы сушились |
|||
|
01.02.16 |
21,6917 |
4,4358 |
Конец опыта |
|||
Рис. 5. График изменения веса образцов во времени.
Из таблицы и графика видно, как происходило изменение веса у выбранных образцов.
В первые сутки произошло полное растворение сильвинита (табл. 1, рис. 5, 6). Сильвинит относится к соляной горной породе [1]. Нам хорошо известно, как быстро происходит растворение соли в процессе приготовления пищи. Поэтому и в моем опыте полное растворение заняло мало времени.
На графике видно, что вес гипса постепенно уменьшался. К последнему взвешиванию его вес уменьшился в два раза.
Н
Рис. 6. Банка с растворившимся сильвинитом.
есмотря на использование талой воды, вес известняка изменился очень мало. Если бы взвешивание производилось на менее точных весах, мы бы не заметили никаких изменений.
ВЫВОДЫ
В результате проведенного в течение трех месяцев исследования мной установлено растворяющее влияние воды на все отобранные образцы карстующихся пород. При этом скорость растворения пород сильно отличалась. Так, сильвинит растворился за одни сутки, вес гипса уменьшился более чем в два раза, а вес известняка изменился очень незначительно.
Это значит, что карстовые процессы могут очень быстро происходить в соляных породах, быстро в сульфатных и медленно в карбонатных породах.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Геологический словарь. Том 1. Недра, Москва, 1973 г. 488 с.
2. Горбунова К.А. В мире карста и пещер. Пермь, 1991 г. 120 с.
Приложение
Дневник наблюдений за растворимостью горных пород
Продолжение приложения
Окончание приложения
12