XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022
Моя коллекция минералов и окаменелостей
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ.
Я живу в поселке Ува Увинского района Удмуртской республики. Вместе с семьей мы любим путешествовать. Из путешествий я люблю привозить находки. Собираю их там, где не запрещено. На уроках окружающего мира мы проходили горные породы, по картинам учебника сложно было в полной мере понять их структуру. Я решил попробовать собрать свою коллекцию минералов и окаменелостей. Начал с заброшенного карьера в своем районе, он находится около деревни Ураково, которая исчезла с карты района более пятидесяти лет назад [1]. Это Ураковский карьер. Понятие «карьер» возникло от заимствованного из французского языка слова carriere, которое использовалось для обозначения мест добывания и обработки природного камня [2]. Впервые я побывал там в 2019 году. Мои первые впечатления были такими: побегать по склонам карьера. Ещё моё внимание привлекла береза, можно было видеть ее корни, какие же они сильные (фотография 1). Когда я вдоволь набегался, то нашел несколько интересных камней. Они отличались от тех, которые я встречал раньше. Форма была вытянутая, поверхность шершавая (фотография 2). Так начался мой путь в геологию.
Летом 2020 года я побывал ещё на одном заброшенном карьере в 8 км к северу от села Чекан на территории бывшей деревни Пескашур (фотография 3). Там я нашел кристаллы кварца, они стали украшением моей коллекции. Я хотел пополнить свое собрание новыми находками, и летом 2020 года мы с семьей отправились в Ульяновскую область, а в 2021 году в республику Татарстан. В данной работе отражены мои экспедиции, находки, наблюдения и выводы.
Актуальность темы заключается в том, что на уроках географии в пятом классе я могу демонстрировать свою коллекцию всему классу и рассказывать о местах находок при изучении раздела «Образование горных пород».
Новизна исследовательской работы состоит в том, что Удмуртскую республику традиционно не рассматривают как территорию палеонтологических находок, однако проводя исследование, я пришёл к выводу, что в моём районе встречаются достаточно редкие экземпляры окаменелых плауновидных и раковины моллюсков.
Гипотеза: в Увинском районе можно найти места геологических и палеонтологических находок.
Предмет исследования: окаменелости и минералы.
Объект исследования: места находок минералов и окаменелостей
Цель исследования: создать свою коллекцию минералов и окаменелостей.
Задачи исследования:
1. Собрать образцы с карьеров Увинского района Удмуртской Республики.
2. Определить найденный минерал.
3. Изучить интернет источники по теме.
4. Посетить музеи, в которых выставлены образцы минералов.
5.Узнать места, где наибольшая вероятность найти палеонтологические находки, минералы и побывать там.
6. Провести эксперименты с минералом.
Методы исследования:
1. Обнаружение и сбор окаменелостей и минералов в полевых условиях.
2. Работа с геохронологической шкалой и ресурсами интернета
3. Составление коллекции найденных минералов и окаменелостей.
4. Наблюдение, анализ.
5. Эксперимент.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Ураковский карьер
После первого посещения карьера мы принесли домой находки. Я решил создать свою коллекцию. Но для этого мне предстояло определить что же мы там нашли. Я воспользовался интернет источниками, но данных про похожие экспонаты я не нашел. Тогда я обратился в краеведческий музей. В витринах музея я нашел также экспонаты с Ураковского карьера (фотография 4). Так, сравнив свои находки с музейными, я пришел к выводу, что они относятся к одному классу окаменелых Плауновидных. В музейной витрине были окаменелые раковины моллюсков (фотография 5). В первый раз нам не удалось их найти. Мы отправились на карьер повторно, и я был полон решимости найти недостающие экспонаты в мою коллекцию. В ходе раскопок, я отметил, что окаменелые Плауновидные попадаются гораздо чаще, чем створки моллюсков. Но моё усердие принесло плоды: в моей коллекции появились новые экспонаты (фотография 6,7,8). При помощи коллекций музея, я определил, что мои экспонаты - окаменелые Плауновидные и раковины двустворчатых моллюсков. Так же удалось их датировать Пермским периодом. Пытаясь больше узнать о моих находках, я опять обратился к интернет источникам. Пермский период начался около 300 миллионов лет назад, закончился 251 миллион лет назад. Продолжался он почти 50 миллионов лет. В перми возник сверхматерик Пангея, объединивший все современные материки. Этот период является переломным в истории Земли. С ним закончилась Палеозойская эра, и в его конце произошло вымирание, которое многие палеонтологи считают величайшим вымиранием на Земле. Оно менее известно, чем меловое вымирание динозавров, но значительно превосходит его по масштабам – вымерли до 95% всех существовавших на тот момент видов живых организмов. Масштабы катастрофы были колоссальны, хотя причины ее совершенно непонятны. И если трилобиты или многие земноводные уже явно клонились к закату, то многие организмы погибли, кажется, совершенно неожиданно [3].
Я изучил геохронологическую шкалу, выяснил, что действительно в этот период был расцвет папоротников и плаунов. Но похожих на мои находки я не встречал. В карьере, кроме окаменелостей, удалось найти горные породы: песчаник и аргиллит, кристаллы кварца.
1.2.1 Государственный геологический музей имени В.И. Вернадского
Папа предложил мне посетить Государственный геологический музей имени Вернадского (фотография 9). Музей носит имя Владимира Ивановича Вернадского - выдающегося естествоиспытателя, минералога и геохимика, историка науки, одного из основоположников геохимии, создателя учения о биосфере. В музее я узнал, что образование минералов, начавшееся ещё на ранних этапах существования Земли, происходит непрерывно. На земной поверхности минералы образуются в соленых озерах, минеральных источниках, в пещерах и в жерлах вулканов. Но рождение большей части минералов скрыто от человеческих глаз: их кристаллизация происходит в магматических очагах и горячих минерализованных растворах в недрах Земли. Каждому минералу присущи определенный химический состав и структура, от которых зависят его физические свойства-твердость, спайность, блеск, цвет, прозрачность, удельный вес, магнетизм. Из почти 4000 ныне известных минеральных видов действительно обнаруживают природный магнетизм, т.е. действуют на магнитную стрелку компаса и/или как природные магниты притягивают к себе железные предметы, лишь очень немногие: магнетит и более редкий маггемит [9]. Мне очень захотелось в коллекцию один минерал, который бы обладал магнетизмом. Я его заполучил, и это единственный из моей коллекции, который я приобрел за деньги.
В зале музея « История развития органического мира» я узнал, что наша планета была не всегда такой, какой мы привыкли ее видеть. За сотни миллионов лет менялись размеры и очертания континентов, климат, растительный и животный мир. Многие представители прошлого исчезли безвозвратно с лица Земли, а другие превратились в ископаемые. Я внимательно изучил коллекцию окаменелостей, но похожих на Ураковские находки я не нашел. Там были большие образцы окаменелых деревьев. От мамы я узнал, что в нашем районе есть большая вероятность найти окаменелости дерева. Мы с семьей отправились на поиски в поля близ с. Поршур-Тукля и нашли образец. Окаменелое дерево — окаменелость, древесина деревьев, произраставших в прошедшие геологические эпохи. При этом структура дерева нередко хорошо сохраняется — отчётливо видны, например, годичные кольца. Процесс окаменения происходит под землёй, когда дерево оказывается похороненным под осадком, но не портится из-за недостатка кислорода. Богатая минеральными веществами вода, текущая сквозь осадок, приносит минералы в клетки растения и остаётся камень, повторяющий первоначальную форму.
1.2.2 Музей естественной истории Татарстана
Мы с семьей узнали, что в г. Казани есть очень хороший музей. Решено было отправиться туда. В отделе палеонтологии я нашел экспонаты, которые похожи на древние плауновидные с Ураковского карьера. Они были подписаны: ходы-норы морских беспозвоночных животных (фотография 10, 11). Это фитоморфозы-образования в осадочной породе, внешне напоминающие растения. Весьма сходны с ними ходы различных илоядных животных, гл. обр. червей, долгое время принимавшиеся за бурые и другие водоросли [4]. Мне показалось интересным, что ходы-норы животных можно спутать со стеблями плаунов. Я даже засомневался, правильно ли ранее были определены находки с карьера. Решено было обратиться в Удмуртский Государственный Университет на факультет географии. Там я встретился с доцентом кафедры «Геология» Сергеевым Александром Владиславовичем (фотография 12). Мы рассмотрели мои находки и фотографии с музея и пришли к выводу, что по структуре окаменелость имеет растительное происхождение.
1.3 Экспедиция в Ульяновскую область
В коллекциях разных музеев я встречал экспонаты аммониты и белемниты. Я был поражён ими, так они мне понравились. К сожалению, в нашем районе они не встречаются. В интернете я начал искать информацию, где можно найти такие. Выяснил, что есть места наиболее распространенных находок:
Окаменелое дерево - Petrified Forest, Аризона, США
Окаменелые рыбы и папоротники - Green River Formation, Вайоминг, США
Динозавры - пустыня Гоби, Монголия
Аммониты и белемниты - месторождения в Марокко; на о. Мадагаскар; в
Ульяновской и Саратовской областях, Россия. [5].
Самое близкое место, где распространены белемниты это Ульяновская и Саратовская область. Решили поехать в Ульяновск. Там на берегу реки Волги мне удалось найти белемниты и аммониты (фотография 13, 14). Я был очень рад. В окрестностях Ульяновска мне также удалось найти и мой любимый экспонат – большую окаменелую раковину аммонита (фотография 15) . О нем я хочу рассказать подробнее.
Аммониты (Ammonoidea) - вымерший подкласс головоногих моллюсков, существовавших с девона по мел. В 1789 году французский зоолог Жан Брюгье дал им латинское название «аммонитос» в честь древнеегипетского солнечного божества Амона Фиванского, изображавшегося с закрученными рогами овна, которые напоминает раковина аммонитов. В те времена был известен только один род аммонитов, а сейчас их насчитывается уже около 3 тысяч и постоянно появляются описания новых видов. Большинство аммонитов имели наружную раковину, состоящую из нескольких оборотов. Аммониты являются руководящими окаменелостями триасовых, юрских и меловых отложений. Простейшие аммониты появились ещё в силурийском периоде, а наибольшего развития настоящие аммониты достигли в юре и мелу, в конце меловой эпохи эта разнообразная и богатая группа моллюсков совершенно исчезла [6].
При определении возраста окаменелого аммонита, я пользовался геохронологической шкалой. Геохронологическая шкала - геологическая временная шкала истории Земли, применяемая в геологии и палеонтологии. Чтобы лучше понять, я решил ее нарисовать.
1.4.1 Экспедиция на «Камско-Устьинское» месторождение гипса
Кама берет начало в Удмуртской Республике, а впадает в Волгу в Камско-Устьинском районе республики Татарстан. Когда я туда приехал и вышел на высокий берег, то не увидел противоположного берега. Не зря это место называют Камское море (фотография 16). Но самое интересное меня ждало внизу - это - Камско-Устьинское месторождение гипса. Разрабатывается оно с конца XIX века. До 1911 г. разработка месторождения велась с применением ручного труда, позднее добыча гипса была механизирована, лишь в 30-е годы разработка гипса приобрела промышленные масштабы [7].
При спуске с высокого берега мы обнаружили вход в одну из шахт (фотография 17). Мы пошли вглубь шахты в надежде найти минерал. Оказалось, что несколько шахт соединены общим коридором. Внутри было темно и мы пользовались фонариками. В стенах мы видели вкрапления и слои различных горных пород. Нам удалось найти кристаллы гипса (фотография 18).
1.4.2 Минерал гипс.
Из учебника по географии за 5 класс, я узнал, что по происхождению все горные породы делят на три группы: магматические, осадочные и метаморфические. В воде морей и океанов растворено много химических веществ. При высыхании водоемов эти вещества осаждаются в виде кристаллов на дне. Со временем они уплотняются, изменяются и превращаются в горные породы, такие как гипс и поваренная соль. Это осадочные горные породы химического происхождения. Гипс – один из самых распространенных минералов в мире. Его добывают из земных недр повсеместно и широко используют в промышленности, строительной индустрии, медицине.
К основным разновидностям гипса относят: селенит; алебастр; марьино стекло. Селенит – полупрозрачный минерал с шелковистым блеском. Название происходит от греческого слова selena – «луна». Этот минерал и вправду отличается слегка голубоватым оттенком. Селенит используется как поделочный камень в изготовлении бюджетных ювелирных украшений. Алебастр – мягкий, легко разрушаемый материал белого цвета, продукт дегидратации гипса. Широко применяется в производстве садовых скульптур, ваз, столешниц, лепнины и прочих предметов интерьера. «Марьино стекло» – еще одна разновидность гипса, прозрачный минерал с перламутровым или цветным отливом. Отличается уникальной структурой кристаллической решетки. В старину «марьино стекло» широко использовали в оформлении икон и святых образов. Область применения гипса чрезвычайно широка: строительство, медицина, ремонт и отделка, сельское хозяйство, химическая промышленность. С самых древних времен из этого минерала вытесывали скульптуры и различные предметы интерьера – вазы, столешницы, балюстрады, барельефы и т. п. Из него часто изготавливают карнизы, стеновые блоки и плиты (так называемый гипсокартон). В «сыром» виде гипс применяется и в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Его рассыпают на полях и угодьях для нормализации кислотности почвы. Где еще применяют гипс? Минерал широко используется в бумажной и химической промышленности для получения цемента, серной кислоты, красок и глазурей. Кроме того, каждому, кто когда-либо ломал ногу или руку, знакома еще одна сфера его применения – медицина. Стройматериал гипс получают из гипсового камня. Для этого породу обжигают в специальных печах, а затем перемалывают в мелкий порошок. В дальнейшем полученное сырье широко используется в строительстве и отделке. В строительно-отделочных работах также широко применяется алебастр. По сравнению с гипсом, он более прочен и легок в обработке. Правда, без специальных добавок алебастр практически непригоден, так как он моментально высыхает. Важно отметить, что даже при современном, столь высоком уровне развития науки и промышленности достойной замены гипсу пока не найдено [8].
1.4.3 Экспериментальная часть.
Мне очень понравилось самому добывать гипс. Я многое узнал о нем. Конечно, мне стало интересно поэкспериментировать с этим материалом. Я брал готовый порошок гипса и смешивал его с водой в различных соотношениях. Размешивал в течении 4 минут, смотрел на консистенцию в испытуемых сосудах. При одинаковом объеме воды, но различном количестве гипса наблюдалось различное время схватывания гипса и дальнейшее его отвердение. Установил, что в пропорции 1:1 гипс застывает медленнее, чем в пропорции 1 часть воды и 1,5 части гипса. Также была применена различная вода. При использовании теплой воды гипс твердеет быстрее, при холодной воде – гипс застывает медленнее. Если в массу с гипсом и водой добавить лимонную кислоту, то наблюдается выделение газа в виде пузырьков. В дальнейшем на уроках химии, я хочу узнать какой газ выделяется. Что бы не переводить «материал», застывающую массу я использовал для поделок: заливал ее в специально подготовленные формы. Примерно в течении 30-40 минут гипс в форме полностью застывал. Таким образом, получаются красивые слепки и поделки из гипса (фотография 19,20,21).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Моя гипотеза подтвердилась, в нашем районе можно найти геологические и палеонтологические находки. Конечно, в нашем районе нет аммонитов и белемнитов, но с большой вероятностью можно встретить окаменелое дерево или древних плауновидных, а ведь именно с них началась моя коллекция. Когда я держу в руках окаменелость возрастом несколько миллионов лет, то чувствую себя путешественником во времени. Мы решили увеличить территорию исследования, теперь это не только Увинский район Удмуртской Республики а ещё Республика Татарстан и Ульяновская область. Я пополнил свою коллекцию аммонитами и белемнитами, находками гипса с Камско-Устьинского месторождения. Определил разновидность гипса-алебастр по плотной зернистой структуре и «марьино стекло» по пластинчатой структуре, а разновидность гипса с волокнистой структурой называемый селенит найти не удалось. Я приблизился к цели своей работы, начал собирать коллекцию минералов и окаменелостей (фотография 22, 23, 24). В ходе экспериментальной части я узнал много нового и полезного для себя. Понял, что гипс получают из гипсового камня. На практике выяснил, что при взаимодействии с водой гипс может быстро схватываться и твердеть. Эти свойства гипса используются в медицине в стоматологии, для наложения гипса на переломы, еще гипс применяется в строительстве, при отделке зданий и помещений.
ВЫВОДЫ
В ходе проведения работы я пришел к выводам:
Собрал образцы с карьеров Увинского района.
Определил найденный материал, изучив интернет источники, побывав в специализированных отделах нескольких музеев и пообщавшись с геологами (фотография 25: беседа с Княжиным Станиславом Ленкимовичем, кандидатом геолого-минералогических наук).
Узнал места, где с большой вероятностью можно найти минералы и окаменелости, побывал там.
Провел несколько экспериментов с минералом осадочного происхождения-гипсом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Я продолжу искать и изучать окаменелости и минералы. В моих планах на 2022 год побывать на Уральских горах, я уверен, что там меня ждут новые открытия. Выполняя эту работу у меня значительно расширился кругозор, мой интерес к данной теме только усиливается. Я уверен, что камни хранят летопись о возникновении и развитии жизни на земле, счастлив тот, кто может прочитать эту книгу. По приезду домой, я рассказал о своем путешествии к месторождению гипса друзьям и с радостью поделился своими находками. Сделал несколько сувениров близким людям.
Список использованных источников:
http://uva-gazeta.ru/index.php/welcome/item/494-%D1%82%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D1%8B-%D1%83%D1%80%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%8C%D0%B5%D1%80%D0%B0 (дата обращения 18.02.2021)
https://businessman.ru/new-karer-eto-mesto-dlya-dobychi-iskopaemyx-otkrytym-sposobom.html (дата обращения 1.02.2021)
https://www.ammonit.ru/geochrono/66.htm (дата обращения 18.01.2021)
https://rus-geolog-enc.slovaronline.com/18746-%D0%A4%D0%98%D0%A2%D0%9E%D0%9C%D0%9E%D0%A0%D0%A4%D0%9E%D0%97%D0%AB (дата обращения 11.11.2020)
https://www.paleotema.com/index.php/info/80-whatisfosils (дата обращения 15.02.2021)
https://kontinentusa.com/eti-udivitelnye-golovonogie-belemnity-i-ammonity/ (дата обращения 03.02.2021)
https://prominf.ru/article/sistema-razrabotki-kamsko-ustinskogo-mestorozhdeniya-gipsa (дата обращения: 06.10.2021).
https://fb.ru/article/347414/mineral-gips-opisanie-i-primenenie (дата обращения: 11.10.2021).
Путеводитель по залам государственного геологического музея им В.И. Вернадского. М.: РАН, 2018.-176 с.
Приложение
Фотографии из личной коллекции семьи Масловых.
Фотография 1 Фотография 2
Фотография 3 Фотография 4
Фотография 5
Фотография 6
Фотография 7 Фотография 8
Фотография 9 Фотография 10
Фотография 11
Фотография 12
Фотография 13 Фотография 14
Фотография 15 Фотография 16
Фотография 17 Фотография 18
Фотография 19 Фотография 20 Фотография 21
Фотография 22
Фотография 23
Фотография 24 Фотография 25