XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему песок такой разный?
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Мы с родителями много путешествуем, и я заметила, что в разных местах песок может сильно отличаться: где-то песчинки мелкие, светло-желтого цвета, где-то — крупные и черные. Даже взятые практически в одном месте образцы при внимательном рассмотрении и сравнении оказываются различными по составу.
Изучая песок, я была удивлена его разнообразием: тысячи частичек, непохожие друг на друга. В одной из сказок «Тысячи и одной ночи», рассказанной Шахерезадой царю Шахрияру, говорится, что «войска царей были бесчисленными, как песчинки в пустыне». Сколько песчинок на Земле или даже в пустыне, подсчитать сложно. Зато можно установить приблизительное число их в одном кубическом метре песка. Ученые вычислили, что в таком объеме количество песчинок определяется астрономическими цифрами в 1,5-2 миллиарда штук.
Таким образом, сравнение Шахерезады было, по меньшей мере, неудачным, так как если бы сказочным царям понадобилось столько солдат, сколько содержится зерен только в одном кубическом метре песка, то для этого пришлось бы призвать под ружье все мужское население земного шара. Да и этого было бы недостаточно. [1]
Откуда появились на Земле несметные количества песчинок, и как человек может их использовать? Чтобы дать ответы на вопросы, я решила поближе познакомиться с этой интересной породой.
Тема моей исследовательской работы «Почему песок такой разный?»
Цель: изучение состава песка разного вида.
Задачи:
Собрать и изучить информацию о природе происхождения и составе песка.
Рассмотреть различные виды песка под микроскопом, сравнить их состав, провести эксперименты, подтверждающие наличие в составе песка различных компонентов.
Познакомиться с областями применения песка.
Попробовать себя в роли песочного аниматора.
Объект исследования: песок.
Предмет исследования: состав песка.
Гипотеза: если песок отличается по внешнему виду, значит, в его составе будут различные компоненты.
Методы исследования: изучение литературных источников, опыты, наблюдение, сравнение, обобщение.
Практическая значимость исследования: результаты исследования можно использовать на уроках по учебному предмету «Человек и мир», при проведении классных часов и викторин. Об актуальности исследования свидетельствует интерес к теме работы, проявленный одноклассниками во время моего выступления на классном часу.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1 Состав и происхождение песка
Из литературы и интернет-источников я узнала, что песок — это осадочная горная порода, состоящая из зерен (песчинок) разных минералов и обломков горных пород размером от 0,05 до 2 миллиметров. [3, с. 88]
Основа песка — прозрачно-бесцветные, желтоватые зернышки кварца. Розоватые, зеленоватые, сероватые, коричневые песчинки — это осколки полевого шпата. Попадаются и темные лепестки слюды. Кварц, полевой шпат, слюда — это составляющие гранита, который рассыпается на зерна, и из которого получается песок.
Пески — это разрушенные водой и ветром, жарой и холодом камни:скалы, утесы, горы. Они складываются из разных пород. [2, с. 192] (Приложение А)
Кроме минералов песок, особенно морской, часто содержит окаменелые останки или раковины простейших животных и растений, живших миллионы лет назад. [8]
А вот песок, взятый из реки, помимо песчинок, будет содержать частицы ила, грязи, обломки водорослей, останки микроорганизмов. Песок пустынный отличается большим количеством пылевых частиц. [5]
Геологи установили, что прародители песка — массивные породы: гранит, гнейс, песчаник.
«Мастерской», в которой происходит процесс превращения их в песчаные скопления, является сама природа. Изо дня в день, из года в год горные породы подвергаются выветриванию. Часть продуктов выветривания растворяется и уносится. Остаются самые стойкие по отношению к действию атмосферных агентов минералы, главным образом кварц — диоксид кремния, одно из самых устойчивых соединений на поверхности Земли. В значительно меньшем количестве в песках могут содержаться полевые шпаты, слюды и некоторые другие минералы. Таким образом, основной причиной образования песка является процесс выветривания. [1]
2 Практическая часть
Для исследования были взяты 11 образцов песка из 11 разных мест (Приложение Б).
Использованные инструменты: десертная ложка, сито, линейка, увеличительное стекло, цифровой микроскоп, цифровой фотоаппарат, неодимовый магнит, концентрированная кислота.
Для подробного рассмотрения и определения состава было взято одинаковое количество песка — 1 десертная ложка.
Разобраться с их составом мне помогла Тупицына Наталья Борисовна, геоэколог, преподаватель географии и экологии Могилевского государственного университета имени А.А. Кулешова (Приложение В).
Первыми были рассмотрены 2 образца песка: взятого с берега реки Днепр и вымытого со дна реки Днепр при углублении затоки в районе ул. Фатина.
1. Песок со дна реки Днепр темно-бежевого цвета (Приложение Г). Это аллювиальный песок, состоит из различный материалов, которые воды реки смывают с берегов — глины, ила, дымчатого кварца, полевого шпата, гравия. Песчинки округлой формы, потому что их перекатывают потоки воды.
2. Песок с берега реки Днепр (Приложение Д) более светлый по сравнению с песком, который взят со дна реки. Он состоит из более мелких песчинок, вымытых на берег водой. В его составе нет глины и ила, только дымчатый кварц и полевой шпат.
Хотя эти два образца взяты практически в одном месте, они имеют различия.
3. Песок из д. Хоново, Могилевский район (Приложение Е) — это карьерный песок, имеет тонкую однородную структуру. Песчинки очень мелкие, в основном прозрачно-желтого цвета (желтый кварц), различной насыщенности цвета. Светлее, чем песок с берега и дна реки Днепр.
4. Очень интересный песок с берега Балтийского моря (Приложение Ж), взятый на Куршской косе. В этом песке можно четко различить 2 вида песка: один состоит из очень мелких прозрачных песчинок (бесцветный кварц), второй — из крупных песчинок различных цветов. Матовые песчинки оранжевого, коричневого, розового цвета — это полевой шпат, а прозрачные желтого цвета — янтарь.
5. Песок с берега Балтийского моря, г. Паланга (Приложение З) самый светлый из всей коллекции, он светло-бежевого цвета, почти белый. Если посмотреть его под микроскопом, то почти все песчинки прозрачные, это бесцветный кварц, есть желтые песчинки — это янтарь. Этот песок сильно блестит на свету. Все песчинки очень мелкие, примерно одного размера. Это самый приятный на ощупь песок.
6. На него очень похож песок с берега Черного моря, г. Несебр, Болгария (Приложение И), у него такие же мелкие песчинки, но другого цвета и почти не блестят. Под микроскопом видно, что большая часть песчинок — матовые, непрозрачные, коричнево-оранжевого (полевой шпат) и черного цвета (магнитный железняк).
7. А вот песок с берега Балеарского моря (часть Средиземного моря), г. Салоу, Испания (Приложение К) совсем не похож на все остальные. Он светло-серого цвета с чёрными вкраплениями, очень легкий, совсем как пыль. Основная его часть состоит из осколков ракушек. При свете чёрные пластинки блестят и переливаются. Если капнуть на этот песок концентрированной кислотой, то начинается бурное выделение углекислого газа, это карбонатный песок, содержит известняковые породы. Для проведения такого опыта я использовала виноградный уксус (45 %) (Приложение К).
8. Песок с берега Тирренского моря (часть Средиземного моря), г. Вико-Экуэнсе, подножье вулкана Везувий, Италия (Приложение Л) — это песок вулканического происхождения. Если рассмотреть его под микроскопом, откроется настоящий мир самоцветов: блестящие зеленые песчинки (возможно, хризолит), серые песчинки (вулканический туф и пепел), черные переливающиеся камешки (магнитный железняк) и прозрачные песчинки (прозрачный кварц). А еще этот песок благодаря магнитному железняку обладает необыкновенным свойством притягиваться к магниту. Если взять неодимовый магнит (магнит, обладающий высокой мощностью притяжения и высокой стойкостью к размагничиванию) и поднести к этому песку, то песчинки магнитного железняка, словно заколдованные, «прилетят» к нему, а если провести на небольшом расстоянии от песка, то будут «следовать» за ним. При проведении этого опыта я заворачивала магнит в бумажную салфетку, в противном случае песчинки очень трудно снять с магнита, почти невозможно (Приложение Л).
Все эти пески я собрала в различных местах. А вот следующие три мне подарили на кафедре естествознания.
9. Песок с берега Атлантического океана (Канарские острова, Испания) (Приложение М) чернее, чем тот, который взят у подножья вулкана Везувий. Он тоже вулканического происхождения, но состав у них разный. Основная составляющая этого песка — андезит (крупинки андезитовой лавы). Большая часть этих черных частичек округлая — они оплавлены из-за высокой температуры во время извержений вулкана.
10. Песок из пустыни Сахара (Африка) (Приложение Н) ярко-оранжевого цвета, такой цвет от оксида железа. Каждая оранжевая песчинка как будто «обёрнута» в оксид железа. Если опустить такой песок в соляную кислоту, он станет белым. Я провела этот опыт в кабинете химии. В пробирку с песком из Сахары добавила соляную кислоту, смесь сразу зашипела и запенилась. На следующий день кислота стала оранжевого цвета, а песок стал более светлым, т.е. оксид железа растворился в кислоте. (Приложение Н).
11. Песок с острова Комодо (Индонезия) (Приложение О) состоит из вулканических пород, карбонатов и остатков кораллов. Это песок с берега одного из самых необычных пляжей мира — розового пляжа. Розовый цвет ему придают остатки кораллов.
Вот такой бывает разный песок.
3 Применение песка. Песочная анимация
Песок широко используется в строительстве, при возведении дорог, а также для фильтрации и очистки воды [4]. Песок является основным компонентом при изготовлении стекла. Весь стеклянный мир, создан благодаря кварцу. Стекло — это переплавленный и переработанный кварц [3, с. 202].
Для меня самым интересным применением песка является создание мультфильмов. Изобретателем песочной мультипликации считается канадско-американский режиссер-мультипликатор Кэролин Лиф. В 1969 году она продемонстрировала публике песочный сюжет «Песок, или Петя и Волк».
А в 1977 году «Песочный замок» Ко Хёдеман получил Премию «Оскар» за лучший анимационный короткометражный фильм.
Значительным этапом развития песочной анимации стала деятельность венгерского художника-мультипликатора Ференца Цако. В отличие от анимационных фильмов, где применяется монтаж, работы Ференца — это постоянная трансформация образов, в сочетании с правильно подобранной музыкой, все действие похоже на настоящее волшебство.
Основной инструмент художника в работе с песком — его собственные руки. Причем задействуются все возможные варианты их использования: ребро, раскрытая ладонь, кулак, щепоть и все, что можно придумать, используя мелкую моторику.
В одном ряду с современными мастерами песчаных шоу стоит и белорусское имя. Александра Конофальская в 2009 году презентовала на сцене Дворца Республики свою сольную программу, которая поразила зрителей.
При работе с песком многие художники отмечают его положительные качества. Он успокаивает, развивает фантазию и мелкую моторику, заставляет мыслить нестандартно [5].
Изучая песок, я увлеклась песочной анимацией и стала посещать студию Пескографии, пробовать себя в роли «песочного аниматора». Моим мультфильмам, конечно, далеко до получения премии «Оскар», но рисовать их очень интересно (Приложение П).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Песок — удивительное творение природы, хотя нам он кажется совсем обычным и в повседневной жизни мы почти не обращаем на него внимания. Но стоит рассмотреть его под микроскопом, мы увидим, насколько красива и неповторима каждая песчинка, имеющая отличную от других форму, окраску и размер. В руках художника песок становится по-настоящему волшебным. А строитель, используя его, сделает нашу жизнь комфортной.
В результате проведенных исследований мною сделан ряд выводов:
Сравнение и рассмотрение песка под микроскопом показали, что в большинстве образцов присутствовал кварц — это основной компонент песка. Но в каждом из образцов есть много других компонентов, что делает их отличными друг от друга.
Песчинки в разных образцах отличаются по форме и размеру — в зависимости от состава, а также места, где они были отобраны. Зерна морских и речных песков мелкие, округлой формы и гладкие. Зерна горного песка угловаты и шероховаты. Добываемый в оврагах, материал также угловат, но более округлый, чем горный.
Применение песка человеком очень разнообразно. Песок является рабочим материалом различных специалистов, от строителя до мультипликатора.
Песок это универсальный материал для творческого развития человека, в не зависимости от возраста.
Таким образом, моя гипотеза подтвердилась: разный песок состоит из множества различных компонентов.
Надеюсь, моя работа смогла показать обычный песок с необычной стороны.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Геология о теории и практике http://www.mygeos.com/2012/08/03/kak-obrazuetsya-pesok-puteshestvuyushhie-pesshhinki
Малышам о минералах. Кленов А.С. — М.: «Педагогика-Пресс», 1993. — 256 с.: ил.
Минералы и полезные ископаемые Беларуси: для сред. и ст. шк. возраста/ И.Я. Аношко. — Минск: Беларус. Энцыкл. імя П. Броўкі, 213. — 120 с.: ил.
Журнал «Планета», март 2016. «Живопись не только краски»
https://micromed.pro/articles/pesok-pod-mikroskopom.html
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение А
СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕСКА
Приложение Б
ОБРАЗЦЫ ПЕСКОВ
Приложение В
На кафедре естествознания МГУ им. А.А. Кулешова
Приложение Г
Песок, вымытый со дна реки Днепр, г. Могилев
Приложение Д
Песок с берега реки Днепр, г. Могилев
Приложение Е
Песок из д. Хоново, Могилевский район
Приложение Ж
Песок с берега Балтийского моря, Куршская коса, г. Нида, Литва
Приложение З
Песок с берега Балтийского моря, г. Паланга, Литва
Приложение И
Песок с берега Черного моря, г. Несебр, Болгария
Приложение К
Песок с берега Балеарского моря (часть Средиземного моря), г. Салоу, Испания. ОПЫТ С ВИНОГРАДНЫМ УКСУСОМ
Приложение Л
Песок с берега Тирренского моря (часть Средиземного моря), г. Вико-Экуэнсе, подножье вулкана Везувий, Италия.
ОПЫТ С НЕОДИМОВЫМ МАГНИТОМ
Приложение М
Песок с берега Атлантического океана, Канарские острова, Испания
Приложение Н
Песок из пустыни Сахара, Африка
ОПЫТ С СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ
Приложение О
Песок с берега Индийского океана, остров Комодо, Индонезия
Приложение П
ПЕСОЧНАЯ АНИМАЦИЯ