XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Как дерево стало камнем

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рейм М.А. 1

---

1МБОУ Гимназия №17 г. Перми

Аксенова Н.В. 1

---

1МБОУ Гимназия №17 г. Перми

Работа в формате PDF

2.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Этим летом с родителями я побывал в нескольких местах Пермского края – Соликамск, Усолье, Ильинский. Но больше всего мне запомнились поездки на реку Чусовую и в город Очер, т.к. там мне удалось побыть палеонтологом и поискать древние отпечатки на камнях.

Во время поездки в г. Очер мы побывали на горе Кокуй, и оттуда я привез интересную находку – мне показалось, что это фрагмент окаменелого дерево. Но чтобы точно это узнать, мне пришлось провести небольшое исследование, которое я отразил в данной работе.

Так я сформулировал цель своего исследования – действительно ли моя находка является окаменелым деревом?

В соответствии с определенной целью были поставлены следующие задачи:

Изучить место находки в Пермском крае, чтобы понять, возможно ли там найти окаменелое дерево.

Узнать, что такое окаменелое дерево, и при каких условиях дерево стало камнем.

Выяснить, встречаются ли подобные находки в других регионах России и в мире.

Изучить, может ли окаменелое дерево быть использовано в современной жизни кроме как экспонат музея.

Понять, возможно ли создать окаменелое дерево в искусственной среде.

Современное состояние проблемы: изучаемый объект - окаменелое дерево. Данный вопрос достаточно широко освещен в литературе. Также на территории г. Очер Пермского края проводилось много исследований и место находки г. Кокуй называют Музеем растительности Пермской флоры.

Способы и методы исследования: знакомство с информацией в Очерском краеведческом музее, энциклопедиях и в сети Интернет по заданной теме. Материал исследования – найденная окаменелость.

Гора Кокуй г. Очер Пермского края

«Гора Кокуй расположена в черте города Очёр на правом берегу одноименной реки. Представляет собой некое природное возвышение с геологическими тридцатиметровыми отложениями. На горе имеются формы рельефа, созданные человеком: карьер и выемка. Возраст горных пород, из которых состоит г. Кокуй приблизительно 200 миллионов лет.

Впервые находки окаменевших деревьев были найдены в 80 годы прошлого века при расширении дороги. Ученые считают, что возможно, когда-то, тут протекал древний речной поток, в отложениях которого застревали обломки кустарника, деревьев, листья.

Кокуй – старорусское название, обозначающее холм с плоской вершиной. По В.Далю слово произошло от слова ''кокошник''.

Гора как бы опоясана овалом долины рек Очер и Сосновка и чем-то напоминает огромный кокошник.

На вершине холма до 60-го года XX века располагался аэродром для санитарной авиации.

Позднее эту территорию использовали для посадки картофеля. Склоны горы покрыты лесом»¹.

Сейчас гору называют Музеем растительных древностей под открытым небом или Кокуйское местонахождение Пермской флоры (Приложение №1,2).

Также я узнал, что здесь можно найти следы первых хвойных деревьев на планете, папоротниковых растений, обломки хвощевидных растений, а также останки обитателей леса. Так, в 2016 году здесь обнаружили ключицу и лопатку звероящера эстемменозуха.

Примерный возраст горных пород достигает 200 миллионов лет. Большинство находок на горе Кокуй – это хвойные деревья – вальхии.

«ВА́ЛЬХИЯ (Walchia), род ис­ко­пае­мых дре­вес­ных рас­те­ний сем. Walchiaceae по­ряд­ка со­сно­вых. Около 10 ви­дов. Вы­де­лен ис­хо­дя из осо­бен­но­стей строе­ния ве­ге­татив­ных по­бе­гов. Ис­ко­пае­мые ос­тат­ки из­вест­ны из от­ло­же­ний верх­не­го кар­бона – пер­ми Северной Аме­ри­ки и Ев­ра­зии. Не­боль­шие де­ре­вья с мо­но­по­ди­аль­но вет­вя­щим­ся ство­лом и му­тов­ча­то рас­по­ло­жен­ны­ми вет­вя­ми пер­во­го по­ряд­ка. От тон­ких вет­вей пред­по­след­не­го по­ряд­ка под пря­мым уг­лом от­хо­ди­ли рас­по­ло­жен­ные в 2 ря­да ко­неч­ные по­бе­ги. Ли­стья мел­кие, сер­по­вид­ные и ши­ло­вид­ные, за­ост­рён­ные к вер­хуш­ке, гус­то рас­по­ло­же­ны по спи­ра­ли. Ру­ко­во­дя­щие иско­пае­мые верх­не­го кар­бона и ниж­ней пер­ми»².

Благодаря этому описанию можно предположить, что моя находка на этой территории может быть окаменелым деревом.

Что такое окаменелое дерево?

«Окаменелое дерево – окаменелость, древесина деревьев, произраставших в прошедшие геологические эпохи, замещённая различными минераламикремнезёма (халцедоном, кварцем или морфным опалом). При этом структура дерева нередко хорошо сохраняется – отчётливо видны, например, годичные кольца. Окаменелый (или петрифицированный от греч. Πέτρος – камень) лес – значительное скопление древесных окаменелостей на небольшом участке»³ (Приложение №3).

«Как происходит процесс окаменения дерева? Сначала дерево оказывается под землей, засыпанное осадком (песок, пепел, глина). Но не каждое дерево начинает превращаться в камень – необходимо, чтобы не было доступа кислорода, иначе дерево начнет портиться и гнить. Затем вода, богатая минеральными веществами и солями, приносит в клетки дерева минералы, и когда целлюлоза и лигнин распадаются, остается камень, который замещает дерево и сохраняет его микроскопическую текстуру.

Наличие определенных химических элементов, таких как железо, марганец, медь, в воде (например, грязи) во время процесса окаменения придает окаменелому дереву ту или иную окраску из довольно широкого диапазона цветов:

углерод – чёрная

кобальт – зелёная/синяя

хром – зелёная/синяя

медь – зелёная/синяя

оксид железа – красная, коричневая, жёлтая

марганец – розовая/оранжевая

оксид марганца – чёрная/жёлтая»⁴.

Находки окаменевшего дерева других регионах России и в мире

«В штате Невада (США) существует рудник под названием "Королевский павлин", где из земли извлекают замещённые благородным чёрным опалом стволы ископаемой секвойи. В глинах, образовавшихся за счёт разложения вулканического пепла, можно наблюдать все стадии замещения древесины опалом - от обломков, способных ещё гореть, до благородного самоцвета, переливающегося всеми цветами радуги. В штате Юта среди песчаников были однажды найдены два окаменелых древесных ствола, полностью замещённых ураново-ванадиевыми минералами»⁵.

В Грузии (близ Ахалцихе) есть окаменелый лес, замещенный голубоватым халцедоном. Минерал там нарос по кругу, как кора, оставляя полость на месте сердцевины ствола. Это образование называют трубчатым агатом.

«Древесные стволы, замещённые аметистом и халцедонами, находят в Монголии. Своей исключительной красотой славится окаменелое дерево, добываемое близ Львова. Оно имеет нежную желтовато-коричневую окраску с серым или бледно-розовым оттенком и красивый тонкополосчатый, как у агата, рисунок. В северо-восточной части Донбасса были найдены огромные окаменелые стволы древних араукарий длиной 15-20 м и толщиной более метра, возраст которых 260 млн. лет; окаменелые стволы древних елей и лиственниц обнаружены на берегу Татарского пролива на Дальнем Востоке; стволы ископаемых кедров, кипарисов, сосен и елей находят на Керченском полуострове в Крыму; известны каменные стволы кипарисов в Поволжье»⁶.

«Индейцы-пуэбло – группа народностей обитающих на юго-западе США. Их исконным занятием было оседлое интенсивное земледелие. Название племенам дали их примечательные поселения – многокомнатные дома-крепости. Собственно, крепости и называются пуэбло. В эту категорию входит несколько культур: Анасази, Могольон, Патайян, Саладо, Хохокам. Некоторые их поселения обитаемы и по сей день.   Обычно материалом для пуэбло служит песчаник, но сооружение в аризонском парке полностью сложено из кусков окаменевшего дерева, замещённого главным образом халцедонами. Они скреплены глиняным раствором. Для пуэбло это сравнительно скромное строение, имеющее всего восемь комнат.  Исследователи обнаружили его сильно разрушенным, но 30-е годы XX века была проведена частичная реставрация под руководством сотрудника лаборатории антропологии Музея Нью-Мексико Корнелиуса Конгроува (Cornelius B. Cosgrove ). Высота стен восстановленного Агатового дома составляет от 1,5 до 3 м, однако специалисты отмечают, что реконструкция не вполне отвечает оригиналу. Тогда же в окрестностях проводились раскопки, которые показали, что подобных построек некогда существовали сотни»⁷ (Приложение №4, 5, 6).

Окаменелости дерева можно встретить практически по всему миру. Крупные залежи камня обнаружены - в США, Канаде, Греции, Аргентине, Индии, Египте, Судане, России и Монголии.

Палеонтологами даже сформирован целый список, где какие растения могут быть представлены на земном шаре. Используя этот список можно узнать где и что искать, так например:

«Кембрийские водоросли часто встречаются в известняках Сибири, в Британской Колумбии и США. В России в кембрии найдены споры.

Силурийские водоросли известны из кукерситов в Эстонии и Ленинградской обл. Верхнесилурские растения известны в Австралии и Шотландии.

Древнедевонская флора (нижний и особенно средний девон) в России особенно богато проявляется у Красноярска и в Минусинской котловине, а также в Казахстане. Классическими месторождениями считаются в Чехословакии, в Шотландии, на Рейне, в Канаде и на севере США. Верхнедевонская  археоптерисная флора есть на Украине, в России на Урале, на Енисее. Наиболее известные места изученные месторождения известны в Ирландии, Арктике и Северной Америке. Находки окаменелого дерева известны на Украине.

Каменноугольная флора (отпечатки, отливы стволов, углифицированные остатки) представлена многочисленными местонахождениями во всех угольных бассейнах – в России в Ростовской обл., на Украине, Подмосковном, Кубанском, Карагандинском, на Урале, а также в нижних частях разреза Кузнецкого бассейна (Балахонская свита), в Европе - бассейны Силезский, Вестфальский, Рурский, Бланзи и Крэзо во Франции и других странах, а также в Англии. В Америке каменноульная флора богато представлена в Пенсильванском бассейне и в Канаде. Нижняя часть системы Дамуда в Индии также содержит богатую флору.

Пермская флора в различных проявлениях широко известна в России - в приуралье, печорском бассейне, Кузнецком, в Приморском крае, а также в странах Средней Азии. В Западной Европе особенно известны пермская флора Германии  и Чехии, богатейшие ее проявления находятся в Китае в провинции Шаньси, в Корее, а также в Индии, Южной Африке, Австралии и Южной Америки. В США известно местонахождение Гермит-Шелл на р.Колорадо.»⁸ и т.д.

Использование окаменелого дерева в современном мире

Возможно ли использование окаменелого дерева не только как экспоната музея?

Окаменелое дерево издревле используется как сырье для ювелирных изделий. Образцы дерева из камня ценятся коллекционерами из-за своеобразия формы, рисунка и возраста во много миллионов лет.

Особенно ценятся изделия из дерева с ярко выраженным рисунком годовых колец. Эту породу часто сочетают с различными драгоценными металлами, как золото и серебро, с другими камнями или стеклом. Большая часть таких ювелирных изделий производится в США. Это связано с тем, что там находятся крупные месторождения.

Искусственное окаменелое дерево применяется в отделке интерьеров и парковых зон.

Также из стволов и обломков окаменевшего дерева производят разнообразные предметы интерьера и декорации – столы, каминные полки, вазы и т.д.

Окаменелое дерево считается эмблемой канадской провинции Альберта и американского штата Вашингтон.

В России производство сконцентрировалось на украшениях, сувенирах, кабинетных или деловых изделиях – подставки для ручек, пепельницы и многое другое, а также на материалах для декоративной отделки интерьеров (Приложение №7, 8, 9).

Возможно ли окаменелое дерево создать в искусственных условиях?

Чтобы дерево стало камнем должно пройти очень много времени, миллионы лет, но мне стало интересно, возможно ли в искусственных условиях сделать окаменелое дерево?

Так я узнал, что такой опыт в 2005 году проводили ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, расположенной в штате Вашингтон.

«По словам одного из исследователей, "окаменелое дерево - это очень твердый и пористый материал", совсем не похожий на древесину. Имея прочную поверхность и будучи пористым внутри, этот минерал, представляет собой идеальное средство для поглощения или разделения различных химических соединений. Его также можно использовать в качестве катализатора»⁹.

«Чтобы создать окаменелую древесину, ученые взяли доски из сосны и тополя. Они окунули их в кислую ванну, а затем, в течение нескольких дней, пропитывали раствором кремнезема. После этого дерево просушили на воздухе, обожгли в заполненной аргоном печи, нагретой до температуры 1400 градусов, и охладили в аргоне до комнатной температуры.

В результате ученые получили карбид кремния, в точности повторяющий структуру окаменелой древесины. Теперь им предстоит сделать поры более узкими и расположенными в определенном порядке, чтобы получившийся минерал стал пригодным для промышленного использования»¹⁰.

Также я узнал, что специалисты, работающие с деревом, при работе с небольшими объемами и образцами, иногда при его обработке просушивают дерево с помощью варки его в 25% растворе соли, так дерево становится более прочным. Или вываривают древесину в масле, что дает возможность не только предупреждать растрескивания древесины, но еще и усиливать выразительность древесного материала.

Заключение

Рассмотрим мою находку:

Образец окаменелости №1, Размер – 15,5х10,0 см. Масса – 719 гр. (Приложение 10).

Образец окаменелости №2, Размер – 14,5х6,0 см. Масса – 238 гр. (Приложение 11).

Образец окаменелости №3, Размер – 7,0х1,5 см. Масса – 24 гр. (Приложение 12).

Образец окаменелости №4, Размер – 5,05х3,0 см. Масса – 20 гр. (Приложение 13).

Исходя из соотношения размеров и масс образцов №№ 1, 2, 3, 4, можно сделать вывод, что плотность данных объектов намного превосходит плотность дерева. Однако структура образцов указывает на древесное происхождение. Следовательно, найденные образцы можно с большой долей уверенности отнести к окаменелым деревьям.

Во время окаменения найденных образцов, возможно, присутствовал углерод, о чем свидетельствует черный цвет в окаменелости.

Также я узнал, что на территории, где был обнаружен фрагмент, предположительно окаменелого дерева, часто встречается окаменелое дерево с прожилками волконсоита. Волконскоит – удивительный минерал, он был впервые обнаружен и описан у нас, в Пермской губернии в 1830 году. Образовывался волконскоит в руслах древних рек пермского периода. Особенно он ценился художниками – даже Пабло Пикассо пользовался красками из волконскоита. Сейчас этот минерал можно увидеть не только на картинах знаменитого испанца, но и в музеях по всему миру. Также благодаря этому минералу, при его добыче, было открыто местонахождение пермских звероящеров в окрестностях деревни Ежово Очерского района.

Таким образом, не каждое дерево может стать камнем – для этого нужны определенные условия. Моя находка действительно может быть окаменелым деревом, так как в тех местах и в то время, в которое она сформировалась, были соответствующие условия. По мнениям специалистов на месте горы Кокуй протекал древний проток, в отложениях которого застревали обломки кустарника, деревьев, листья.

В результате проведённого исследования мне удалось узнать: что такое окаменелое дерево, где оно встречается в России и мире, при каких условиях дерево становится камнем, как используется в современном мире и что ученые пробуют создать окаменелое дерево в искусственной среде. Можно сделать вывод, что поставленные задачи достигнуты.

Я рад, что в ходе исследования мне удалось достичь поставленной цели – определить, что моя находка является окаменелым деревом.

Найденный мной образец окаменелого дерева не имеет прожилок волконсоита и других драгоценных минералов, но в будущем мне хотелось бы найти окаменевшее дерево с какими-то интересными вкраплениями.

Литература

Богданов Д.В. Звероящеры и другие пермские монстры. – М.: Фитон XXI, 2019.

Гашева К.Б. Пермский край. Самое-самое. – Пермь: ИЦ «Титул», 2018.

Садил Й., Пешек Л. Планета Земля. – Издательство АРТИЯ, Прага, 1968.

В. Гусева. Гора Кокуй – музей растительных древностей под открытым небом. // https://nashural.ru/mesta/permskij-kraj/gora-kokuj-muzej-rastitelnyh-drevnostej-pod-otkrytym-nebom/.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии/ Окаменелое дерево // https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE.

Материал из Большой российской энциклопедии. Вальхии. // https://bigenc.ru/biology/text/1897954.

Н. Беспалова. Дерево, ставшее камнем. // https://naukatehnika.com/derevo-stavshee-kamnem.html.

Материал сайта «Палеофлора». Местонахождения ископаемых растений. // http://www.paleoflora.ru/location.

Зеленый ветер. Гора Кокуй. // https://www.zel-veter.ru/places/c/ocherskii/raion/info/gora-kokuy.

Наука и техника. Ученые превратили дерево в камень за несколько дней. // https://lenta.ru/science/2005/01/25/mineral/.

Приложения

Приложение №1. Гора Кокуй в г. Очер Пермского края.

Приложение №2. Вид на гору Кокуй в г. Очер Пермского края.

Приложение №3. Образец окаменелого дерева.

Приложение №4. Дом из дерева в Аризоне.

Приложение №5. Часть стены Агатового дома.

Приложение №6. Образец окаменелого дерева с Мадагаскара.

Приложение №7. Изделия из окаменелого дерева.

Приложение №8. Изделия из окаменелого дерева.

Приложение №9. Изделия из окаменелого дерева

Приложение №10. Образец окаменелости №1

Приложение №11. Образец окаменелости №2

Приложение №12. Образец окаменелости №3

Приложение №13. Образец окаменелости №4