Можно ли вырастить сталактит в домашних условиях?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Балакирев Д.Е. 1

---

1МАОУ "Многопрофильная школа "Приоритет"

Бармина М.Ф. 1

---

1МАОУ "Многопрофильная школа "Приоритет"

Работа в формате PDF

3.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

На земле очень много красивых и загадочных мест, которые сотворила природа. На мой взгляд, самые загадочные и таинственные из них – это пещеры.

Мы живем в Пермском крае. И именно здесь, на территории нашего родного края, расположена одна из самых красивых пещер не только Урала, но и России – Кунгурская ледяная пещера. Чтобы увидеть эту пещеру, туристы приезжают не только из России, но и из других стран. Красота гротов и удобство расположения сделали ее самой посещаемой достопримечательностью Урала и Пермского края.

Мои родители часто рассказывали мне об этом уникальном месте. Я очень хотел побывать в Кунгурской ледяной пещере, ведь раньше я никогда не был в подобных местах. И вот в новогодние каникулы мы с мамой посетили этот необыкновенный объект. Эта пещера восхитила меня своей красотой и гигантскими размерами. Было очень необычно побывать где-то внутри горы и узнать, что все эти ходы и гроты созданы не человеком, а природой. Я любовался обломками горных пород, подземными озёрами. Экскурсовод рассказывал столько интересного, что запомнить всё сразу было очень трудно. Но особенно меня заинтересовал рассказ экскурсовода про сталактиты. После возвращения домой я решил поподробнее узнать, что это такое и как они образуются.

Цель работы: выяснить, действительно ли можно вырастить сталактиты в домашних условиях.

Задачи:

Изучить литературу по теме исследования.

Выяснить как в природе образуются сталактиты.

Опытным путем получить сталактит.

Поделиться полученными знаниями со своими одноклассниками.

Гипотеза: в домашних условиях можно вырастить сталактиты, которые будут внешне похожи на природные.

Предмет исследования: выращивание сталактитов в домашних условиях.

Методы исследования:

- работа с литературными источниками;

- эксперимент;

- наблюдение;

- анализ.

Для того чтобы выросли сталактиты с потолка пещеры до основания пещеры, требуются сотни лет. Мы попытаемся вырастить сталактит всего за несколько дней с помощью того же процесса, что использует и природа. Этот своеобразный опыт, поможет нам понять, как образуются в пещерах, такие вот изумительной красоты, природные сталактиты и сталагмиты.

Глава I. Сталактиты – украшение пещер.

Что такое пещера?

Пещера – это одно из самых необычных и таинственных творений природы: причудливые лабиринты, галереи; величественные гроты и «бездонные» пропасти; каменные «сосульки» сталактитов и сталагмитовые колонны; тишайшие озёра; особый животный мир и хрупкие кристаллические образования. Это полость в верхней части земной коры, сообщающаяся с поверхностью одним или несколькими входными отверстиями.

Пещеры - это особый мир, не имеющий аналогов на поверхности. В пещерах нет ни зимы, ни лета. Температура всегда одинаковая. В холодных пещерах она колеблется от +2 до +8 градусов, а в тёплых и жарких — от +15 до +28.

В природе не существует двух одинаковых пещер. Образуются пещеры по-разному. Пещеры можно разделить по их происхождению на пять групп:

1. Тектонические пещеры могут возникать в любых породах в результате образования тектонических разломов. Как правило, такие пещеры встречаются в бортах глубоко врезанных в плоскогорье речных долин, когда огромные массивы породы откалываются от бортов, образуя трещины (шерлопы), которые в свою очередь обычно клином сходятся с глубиной.

2. Морские пещеры возникли под воздействием плещущихся волн о каменные утёсы вдоль побережья. Морские волны, содержащие крупинки твёрдого материала (гальки, мелкого песка) растворяли утёсы. Они разрушались, подтачиваемые из года в год морским прибоем. Отдельные пещеры расположены под водой.

3. Ледниковые пещеры встречаются во многих ледниках и образуются внутри ледников талой водой. Ледниковые пещеры, в отличие от ледяных, не заполнены льдом, а окружены им.

4. Вулканические или лавовые пещеры возникают при извержениях вулканов. Поток лавы, остывая, покрывается твёрдой коркой, образуя лавовую трубку, внутри которой по-прежнему течёт расплавленная порода. После того как извержение уже, фактически, закончилось, лава вытекает из трубки с нижнего конца, а внутри трубки остаётся полость.

5. Карстовые пещеры - таких пещер большинство. Именно карстовые пещеры имеют наибольшую протяжённость и глубину. Пещеры образуются вследствие растворения пород водой. Поэтому карстовые пещеры встречаются только там, где залегают растворимые породы: известняк, мрамор, мел, гипс и соль.

Кунгурская ледяная пещера

Кунгурская ледяная пещера находится в Пермском крае, на правом берегу реки Сылвы на окраине города Кунгур в селе Филипповка, является одной из крупнейших карстовых пещер в Европейской части России.

260 миллионов лет назад в пермский период на этом месте располагалось море. В воде и на дне моря в несметном количестве обитали морские организмы. Отмирая, они оставляли скелеты и раковины, которые смешивались с донным илом, постепенно образуя огромные залежи. Так возникли пласты известняков в основании пещеры. На это ушел не один миллион лет. Во второй половине пермского периода море ушло из пределов нынешнего Пермского края. Дождевые и снеговые воды проникали в толщу пород, растворяя их, создавая при этом многочисленные пустоты. Это был длительный процесс, который тянулся не одну сотню тысяч лет. Так постепенно образовалась Кунгурская пещера. Примерный возраст пещеры составляет 10-12 тысяч лет. А более 200 лет назад, за ледяное убранство первых гротов, пещера и получила свое название «Ледяная».

Кунгурскую ледяную пещеру также называют шестым океаном, влажность воздуха - 100%. За три летних месяца здесь образуется 140 тонн воды - конденсата.

Кунгурская пещера седьмая в мире гипсовая пещера по протяжённости. Протяжённость пещеры составляет около 6 км, из них 1,5 км оборудовано для посещений туристами, вся остальная территория – это заповедная зона, оставленная для изучения потомкам.

Данная пещера представляет собой лабиринт, состоящий из 48 гротов и соединяющих их более узких проходов. Особую красоту придают пещере озёра-невидимки, воды которых соединяются с водами реки Сылвы. Всего пещера насчитывает 70 озёр. С каждым гротом и озером связана легенда, поэтому у них необычные названия.

Первые 4 грота Кунгурской ледяной пещеры - это Царство льда, именно здесь образуются ледяные украшения небывалой красоты.

Что такое сталактиты?

Особую красоту любой пещере придают сталактиты, сталагмиты и, что еще удивительнее, сталагнаты.

Самыми распространенными сталактитами и сталагмитами являются образования, которые обычно образуются в известняковых пещерах.

Даже самые высокие каменные горы на Земле не являются сплошным монолитом - в них есть микротрещины, через которые вода просачивается с поверхности горы в пещеры. В пещеры вода приходит сквозь толщу очень медленно по каплям.

Кальцит, основной компонент известняка, растворяется дождевой водой. Вода, насыщенная известняком, по мельчайшим трещинкам через горную породу добирается до потолка уже созданной пещеры и повисает на нём. Постепенно, очень медленно, капля испаряется, а известняк оседает на потолке. Через некоторое время в это место приходит следующая капелька и опять откладывает известняк. Постепенно известняк накапливается на этом участке потолка, и образуются большие «сосульки» - сталактиты. Но не весь известняк оседает на потолке и даёт рост сталактиту. Под собственной тяжестью часть капель падает на пол, и снизу навстречу сталактиту растет сталагмит. Когда сталактит и сталагмит соединяются и срастаются между собой, образуется колонна сталагнат. И сталактиты, и сталагмиты, и колонны бывают очень больших размеров - десятки метров в высоту и несколько метров в диаметре. Скорость их роста зависит от температуры и степени сырости в пещере, от толщины слоя известняка над пещерой и от количества воды, попадающей в пещеру.

В гипсовых пещерах, в отличие от известняковых, практически не бывает сталактитов и сталагмитов. Впрочем, Кунгурская славится и теми, и другими, но только… ледяными.

Сталактиты Кунгурской ледяной пещеры – это ледяные образования, причудливо свисающие с потолка. Капельки воды, медленно стекая с потолка, образуют невиданной красоты сосульки. Теплый и влажный воздух, поступающий из боковых ходов пещеры, соприкасаясь с холодными сводами, оставляет на них избыток влаги, которая оседает в виде кристаллов льда и образует наиболее изысканную часть убранства Кунгурской пещеры.

Сталагмиты – ледяные столбы, растущие снизу вверх. Сросшиеся вместе сталактиты и сталагмиты образуют красивейшие ледяные сталагнаты. Некоторые ледяные образования насчитывают уже несколько лет, а есть и такие которые появляются каждый сезон и с наступлением лета тают.

Сталактитов самых причудливых форм за зиму нарастает в Кунгурской ледяной пещере очень много, и это количество без преувеличения огромно. Лучшее время, чтобы увидеть самые красивые и причудливые из них – это конец зимы и начало весны.

Наиболее красивыми местами кристаллизации льда являются гроты Бриллиантовый и Полярный — белые, «бородатые» пещеры (Приложение 3). Своеобразный висячий лес изморози — глубоко под землёй. Несравненное произведение искусства, сотворённое самой природой. Идя по гротам пещеры, имеющих различную текстуру стен, расположение и особенности, кажется, что кусочек холода из космических глубин упал в недра земные. И седина, и холод, и дыхание чего-то более древнего, чем сама история…

Глава II. Экспериментальное исследование.

Соляной сталактит.

Сталактиты могут образоваться из многих растворимых веществ, но самые распространённые это:

Кальцитовые (известняковые) сталактиты

Гипсовые сталактиты.

Соляные сталактиты.

Ледяные сталактиты.

Вырастить кальцитовые сталактиты дома невозможно, поэтому мы решили вырастить соляной сталактит - аналог природного гипсового, которые образуются не путём химического осаждения минералов, а за счёт испарения воды из насыщенного раствора.

Мы предположили, что дома сталактит вырастет быстрее, чем в пещере,  по следующим причинам:

- в помещении влажность воздуха ниже, а температура выше, что приведёт к более быстрому испарению капли жидкости.

- количество падающих капель в домашних условиях будет больше.

- количество растворённого вещества будет максимальным (в нашем опыте мы будем использовать насыщенный раствор соли), что приведёт к более быстрому осаждению частичек сталактита.

Этапы проведения эксперимента:

1. Подготовка оборудования. Для эксперимента по выращиванию сталактита мы приготовили соль мелкого помола, горячую воду, 2 стакана, джутовую веревку и небольшую пластиковую емкость.

2. Приготовление раствора. Мы приготовили насыщенный солевой раствор: в горячую воду добавили соль до получения мутного концентрированного раствора. Концентрированный раствор разлили по стаканам.

3. Изготовление установки. Мы поставили стаканы на ровной поверхности на некотором расстоянии друг от друга, соединили их веревкой, закрепленной скрепками, так, чтобы ее большая часть провисала между стаканами, а концы касались дна в каждом стакане. Подставили пластиковую емкость под провисающую нитку.

4. Проведение эксперимента

Мы начали проведение эксперимента по выращиванию сталактита 15 января 2022 года.

Уже через несколько часов наша ниточка покрылась кристаллами соли. С каждым днем кристаллов нарастало все больше и больше. Кубики кристаллов впоследствии стали уже не различимы. Стенки стаканов покрылись натѐчными образованиями.

На второй день на середине веревки начал образовываться соляной сталактит.

Наблюдения за ростом сталактита мы вели в течение 5 дней. Периодически мы контролировали рост и проводили «фотосессию» для нашего сталактита (Приложение №1).

На пятый день по окончании эксперимента мы провели замеры и занесли в таблицу:

Ледяной сталактит.

Изучив литературу по теме, я понял, что ледяные сталактиты, по сути, окружают нас везде зимой, в начале весны. Вода, стекая мелкими каплями с крыши, карниза или иной поверхности, замерзая, образует сосульки – ледяные сталактиты.

Чтобы могла образоваться хотя бы одна малюсенькая сосулька, нужно в одно и то же время иметь в наличии сразу две температуры: одну для таяния снега – выше нуля, а другую для замерзания – ниже нуля. Сосулька рождается из замёрзшей капли воды – льдинки. Когда льдинка подтаивает, вода стекает по ней вниз, снова замерзает – и так раз за разом. Чем чаще это происходит, тем длиннее и толще становится сосулька.

Мы решили провести эксперимент на лоджии в морозный день. Для опыта мы взяли бумажный стакан, нитку, веревку. В стакане мы проделали дырку, вставили туда веревку и налили немного воды. Веревку мы также смочили водой. Стакан мы закрепили на карнизе. Вода постепенно вытекала по нитке и замерзала.

Далее мы периодически подливали воды по ложке с периодичностью в 15-20 минут. При этом очень важно, чтобы вода не была слишком теплой, иначе она просто растопит уже образовавшийся лед.

Иногда вода попадала мимо стакана на карниз. В результате мы получили несколько маленьких сосулек (Приложение 2).

В результате эксперимента мы получили:

Вывод

В результате работы выдвинутая гипотеза подтвердилась: создав специальные условия, дома можно вырастить сталактит; сталактиты выросли гораздо быстрее, чем в естественных условиях пещер; при этом скорость роста различных сталактитов отличается.

Во время выполнения исследовательской работы я узнал много нового и очень интересного о таинственном мире пещер. Мы провели большое интересное и полезное исследование. Конечно, передать творение природы сложно. Сталактиты, созданные самой природой, уникальны. Но попробовать в домашних условиях создать нечто подобное, было очень интересно. В будущем, мне бы хотелось получить сталактиты из других веществ, например, из алюмокалиевых квасцов, сахара или гипса.

Я получил очень ценные знания об образовании сталактитов, которые мне обязательно пригодятся в дальнейшем на уроках физики и химии в старших классах.

Своими знаниями я поделился со своими одноклассниками. Многие теперь признаются, что тоже хотят вырастить свой сталактит и побывать в настоящей пещере.

Данная работа может быть использована на внеклассных мероприятиях и на уроках по окружающему миру в моем классе.

Используемая литература

Энциклопедия для детей. // Геология. [Текст]:/ Энциклопедия  – М: АВАНТА+, 1995.

Кунгурская ледяная пещера: опыт режимных наблюдений/ под редакцией В.Н.Дублянского. Екатеринбург, 2005.

Интернет-источники:

www.kungurcave.ru

https: \\ru.wikipedia.org

Приложение 1. Динамика роста сталактита из поваренной соли

Приложение 2. Ледяной сталактит

Приложение 3. Ледяные сталактиты, сталагмиты, сталагнаты Кунгурской ледяной пещеры