XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Знаменитые уральские самоцветы
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Летом я со своей семьей живу в доме на базе отдыха, на берегу Белоярского водохранилища. И вот однажды мы пошли за грибами по проселочной дороге, ведущей через лес. Накануне по этой дороге проезжал грузовик и, чтобы заделать ямы и колеи, рассыпал щебенку. Среди обычного щебня встречались очень необычные камешки. Одни были голубовато-зеленого цвета, а в других были вкрапления блестящего металла, похожего на золото.
И мне стало интересно, почему все камни разные, не похожи друг на друга? Откуда вообще берутся камни? А что такое минерал? Какие минералы и горные породы добывают в нашем крае?
Всегда ли мы внимательно смотрим под ноги не только для того, чтобы не споткнуться и не упасть, а для того ещё, чтобы найти, поднять и рассмотреть одно из чудес природы – камень? Урал является богатейшим источником камня, а его недра богаты самоцветами. Знакомство с различными камнями способствует расширению кругозора, а новые знания о камнях своего региона ведут к более тщательному изучению истории Урала. В этом и заключается актуальность моей работы.
Цель моей работы: изучить наиболее известные минералы и горные породы Урала.
Задачи: 1. Определить, что является минералом, а что горной породой.
2. Узнать, какие минералы и горные породы есть на Урале.
3. Изучить некоторые наиболее известные на Урале минералы и горные породы.
4. Изготовить собственное ювелирное украшение – браслетик из каменной крошки и бисера.
Объект: минералы и горные породы Урала.
Предмет: история открытия минералов, их особенности.
Гипотеза: на Урале найдено большое количество известных во всем мире минералов, но сколько из них стали всемирно знаменитыми?
Методы исследования: работа с книгами, с информацией сети Интернет, наблюдение.
Глава 1. Минералы и горные породы
Всегда ли мы внимательно смотрим под ноги? Не только для того, чтобы не споткнуться, не упасть. А для того еще, чтобы найти, поднять и рассмотреть одно из чудес природы – камень.
Когда мы говорим «камни», мы имеем в виду минералы и горные породы. Но что же такое «минерал»? В мире известно около трех тысяч разных минералов, но только от двухсот до трехсот являются теми основными видами, с которыми мы сталкиваемся постоянно. При этом один и тот же камень может быть различным по внешнему виду. Оказывается, минералы состоят из более мелких химических элементов, которые знаменитый ученый-химик Д. И. Менделеев объединил в единую таблицу. Различные сочетания этих элементов в разных количествах и дают нам то, что мы называем минералом.
Минералы — природные вещества преимущественно кристаллического строения с разным составом, свойствами и внешними признаками. Термин «минерал» произошел от латинского слова «минера», которое в переводе означает «руда». Наука, которая изучает минералы, называется минералогия.
В природе минералы встречаются в чистом виде, но гораздо чаще они образуют соединения с другими минералами. Такие природные соединения минералов называют горными породами. Горные породы разнообразны. Это песок, глина, известняк, мрамор, кремень и другие. Одни горные породы твёрдые и монолитные, другие пористые и лёгкие, третьи рыхлые и сыпучие. Плотные — довольно прочные камни, например: гранит, известняк, мрамор, гнейс, базальт. Рыхлые — породы, которые рассыпаются или легко разламываются. Это глина, песок, торф, мел. Горные породы, которые применяются для переработки и извлечения содержащихся в них металлов, называют рудами.
Много пользы для человека несут в себе подземные сокровища, потому они и называются «полезные ископаемые». Горные породы и минералы – это полезные ископаемые, которые добывают в недрах земли и широко используют в народном хозяйстве.
Горные породы разнообразны по цвету и составу. Из них сложены целые горы. Они образуют дно и берега рек, озер, морей. Их можно найти на поверхности земли, в недрах, в любой выкопанной ямке, карьере.
Места, где залегают полезные ископаемые, называют месторождениями, а где их добывают – местами добычи.
Полезные ископаемые человек использует в хозяйстве для изготовления различных предметов, строительства, как топливо и удобрения. Из гранита и песка получится крепкий дом, газом или углем мы его обогреем, слепим красивую посуду из глины, а землю для будущего огорода удобрим торфом.
Камни с древнейших времен играют огромную роль в жизни людей. Наши предки почти все делали из камня: орудия труда и охоты, предметы быта.
Одни камни с давних пор люди используют в строительстве. Например, гранит, известняк, песчаник. Из многих других делают украшения. Самые красивые камни называют самоцветами. Среди них есть особенно редкие и ценные. Их называют драгоценными камнями. К ним относятся алмаз, рубин, изумруд, сапфир, александрит. «Царем камней» считается алмаз. Интересно, что алмаз, добытый в природе, не так уж красив. Красивым его делает мастер: наносит грани, полирует, шлифует. Благодаря этому алмаз превращается в прекрасный бриллиант.
Вторую группу самоцветов называют ювелирно-поделочными камнями. Это горный хрусталь, малахит, розовый кварц и другие. Третью группу составляют поделочные камни: яшма, оникс, кремень, из них делают предметы интерьера (шкатулки, вазы) и разнообразные украшения.
Глава 2. Знаменитые уральские самоцветы
Уральские горы – древнейшие на планете Земля. После разрушения их в течение сотен миллионов лет сделались доступными более десятка тысяч месторождений полезных ископаемых. Это руды черных, цветных, редких и благородных металлов, строительные материалы и, конечно, уральские самоцветы. Урал является богатейшим источником камня, его недра богаты самоцветами. Добывали на Урале такие драгоценные и редкие камни, как изумруд, александрит, аметист, топаз, сапфиры, аквамарины, демантоид, турмалины всех цветов, бериллы, алмазы, рубины, горный хрусталь и другие ценные камни. Причем все эти камни имеют самое высокое ювелирное качество. Некоторые из них продолжают добывать и сейчас. Известный русский минералог Александр Евгеньевич Ферсман на территории Урала насчитал 55 видов поделочных камней. Уральские самоцветы – одни из лучших в мире.
Но таких, которые стали бы известны во всем мире, оказывается, не так уж и много – изумруд и александрит, демантоид, малахит, родонит и яшма. Конечно, добывались на Урале и многие другие самоцветы, но они уступают в славе перечисленным выше.
«Урал является одаренным с безумной щедростью – нигде в целом свете не встретилось такого разнообразия минералов на таком сравнительно ограниченном пространстве и в таких мощных формах» - писал знаменитый уральский писатель Д.Н. Мамин-Сибиряк.
Об истории открытия знаменитых уральских самоцветов, об их особенностях и почему они стали столь популярны в мире – обо всём этом мне бы и хотелось рассказать в своей работе.
Глава 3. Истории открытия и особенности уральских самоцветов
3.1. Изумруды Мариинского прииска
Главная гордость Уральских гор – конечно же, уральский изумруд (прил., рис.1а,б). Этот камень был известен с древнейших времен. В древней Руси изумруд был известен под названием «смарагд», что означает «зеленый камень». По старинным поверьям, изумруд – камень мудрости, хладнокровия и надежды. На Урале говорят, что тот, кто хотя бы раз видел этот камень, не сможет быть жестоким и злым.
История не сохранила точной даты открытия изумрудных приисков. Летом или осенью 1830 года простой крестьянин Максим Кожевников на берегу небольшой речки Токовая, в месте впадения её в реку Большой Рефт, в 90 км к северо-востоку от Екатеринбурга, находит несколько зеленых кристаллов в корнях вывороченного бурей дерева. Об этой находке узнает управляющий Екатеринбургской гранильной фабрикой Яков Коковин и просит показать место находки. 23 января 1831 года Коковин с рабочими оказываются на этом месте и закладывают первые шурфы. Вскоре здесь открываются и начинают разрабатываться три основных прииска: Сретенский, Мариинский и Троицкий. С тех пор Изумрудные копи изучались и отрабатывались почти непрерывно до 1917 года, а затем и в советское время. До наших дней продолжает разрабатываться только один из них – Мариинский, в 20 веке назывался Малышевский рудник, а сейчас вернул свое историческое название.
Изумруд является разновидностью минерала берилла с характерным ярким зеленым цветом. Собственно берилл окрашен в бледно-зеленый цвет, а зеленая окраска изумруда обусловлена присутствием в его составе примеси хрома. Остальные разновидности минерала берилла – аквамарин (синий, сине-зеленый), морганит (розовый, желто-оранжевый), гошенит (бесцветный) и гелиодор (желтый, золотой) и другие.
3.2. Александриты Изумрудных копей
Вторым среди драгоценных камней, создавшим Уралу славу самоцветного края, считается александрит (прил., рис.2а.б). Добывается этот камень в Изумрудных копях почти с самого начала их отработки и до наших дней.
По химическому составу он «родной брат» изумруда, поэтому их физические свойства практически одинаковы, но александрит более твердый. Также, как и в изумруде, в александрите содержится небольшая примесь окиси хрома. Однако влияние этой примести на окраску оказывается совершенно иным по сравнению с изумрудом. При дневном цвете александрит тоже зелёный, но не с голубоватым, как у изумруда, а с серовато-синим оттенком окраски. При искусственном освещении камень преображается, становясь нежно-малиновым.
Именно благодаря такому свойству александрит считается профессиональным камнем артистов, а также он подходит для людей, склонных к фантазиям и авантюрам.
История его открытия необычна и запутана. Согласно одной из версий, александрит был найден на изумрудном прииске на реке Токовой в окрестностях Екатеринбурга в 1833 году Львом Алексеевичем Перовским (1792—1856), бывшим в то время министром уделов. Он даже успел преподнести этот камень цесаревичу Александру (будущему императору Александру II) под названием «александрит» 17 апреля 1834 года. Но профессиональным минералогом Перовский не был, и, потратив несколько лет в попытках изучить новый минерал, предложил сделать описание камня известному финскому минералогу Нильсу Норденшёльду (1792—1866). И только в 1842 году было сделано подробное описание нового минерала. Первоначально Нордельшёльд планировал назвать новый минерал «диафанит» («двуликий»), однако, это название не прижилось.
3.3. Демантоиды реки Бобровки
Третьим в ряду популярности уральских драгоценных камней называют демантоид (прил., рис.3а,б). Подобно александриту, демантоид впервые найден на Урале и до последнего времени добывался только здесь.
По своему составу демантоид аналогичен темно-коричневому гранату-андрадиту, за исключением очень незначительной примеси окиси хрома, который и придает демантоиду его особенность.
Три необычных свойства есть у этого камня. Во-первых, игра света на гранях ограненного камня, напоминающая игру света на гранях бриллианта – с разноцветными радужными искорками, вспыхивающими при малейшем повороте камня. Отсюда и название камня, демантоид – «подобный бриллианту». Во-вторых, окраска камня варьируется от изумрудной до желто-зеленого яблочного оттенка. И в-третьих, внутри демантоида присутствуют тончайшие волокна асбеста, так называемый «конский хвост». Эти волоски свидетельствуют также о природном происхождении камня. Производить искусственные камни с таким эффектом еще не научились.
Впервые демантоид обнаружили на Урале в середине 19 века. По рассказам людей, жители из села Елизаветинского, расположенного в 25 километрах юго-западнее города Нижний Тагил, стали находить на отмелях речки Бобровки прозрачные, округлые, искрящиеся на солнце зеленые камешки. Слухи об этих находках стали доходить и до Екатеринбурга, но все решили, что этот камешек, вероятнее всего, является разновидностью хризолита. И когда в 1849 году в Нижний Тагил приехал финский минералог Нильс Норденшёльд, ему показали эти камешки. Он и определил, что это не хризолит, а хромсодержащая разновидность кальциево-железистого граната-андрадита с необычной зеленой окраской. И он же предложил название «демантоид».
Сначала демантоиды добывались только в районе Нижнего Тагила. Но в 1874 году отец и сын Калугины нашли новую россыпь около Сысерти, южнее села Полдневое, причем тоже на реке Бобровке.
Максимальное количество демантоида ювелирного качества было добыто в 1913 году и составило 104 килограмма.
В настоящее время основным поставщиком ювелирного демантоида на мировой рынок являются месторождения Мадагаскара и Ирана. Но самые качественные демантоиды добываются до сих пор только на Урале.
3.4. Малахит Гумешевского и Меднорудянского рудников
Первое место в ряду знаменитых уральских поделочных камней уверенно занимает малахит (прил., рис.4). Уральский малахит — это удивительной красоты камень, который отличается высоким качеством. Впервые месторождения зеленого минерала было обнаружено в России еще в XVIII веке. Активные разработки и добыча малахита привела к тому, что за Россией на протяжении долгих веков тянулась слава малахитовой страны. Мир был удивлен не только красотой камня, но и мастерством камнерезов, которым удавалось создавать настоящие произведения искусства.
По химическому составу малахит представляет довольно простое соединение - карбонат меди, проще говоря медную ржавчину.
Впервые малахит, пригодный для художественных изделий, нашли в Гумешевском медном руднике. Сейчас это окрестности города Полевской к югу от Екатеринбурга. Когда именно это произошло, неизвестно. Но в 60-х годах XVIII века гумешевский малахит уже знали.
Сам же рудник на месте древних медных рудников открыли в 1702 году арамильские рудознатцы Сергей Бабин и Козьма Сулея. А первое описание рудника дали Василий и Иван Томиловы: «Вверх по Чусовой реке, промеж речками Полевыми, на ровном боровом месте, два гуменца мерою в длину по 55 сажен, поперек по 30 сажен... И на тех гуменцах копаны ямы..., а в тех ямах каменья...».
Гуменцом в то время называли пологий холм. Отсюда и произошло название Гумешевского рудника. И сам рудник, и окрестности его оказались насыщены медью и железом, золотом и платиной, мрамором и малахитом. Недаром именно в этих местах и родились легенды о Хозяйке Медной горы, которая олицетворяла богатство и красоту уральских недр.
Гумешевский рудник долгое время являлся одним из самых крупных на Урале. В конце XIX века шахты Гумешевского рудника залили подземные воды, и добыча руды прекратилась.
Второе всемирно известное месторождение малахита – Меднорудянское, находится в черте города Нижний Тагил. В 1814 году у подножия горы Высокой крестьянин в своём огороде обнаружил медную руду, что привело к открытию Меднорудянского месторождения. В 1836 году на месторождении был найден кусок малахита весом 20 тыс. пудов.
Первоначально малахит уходил главным образом в коллекции, но вскоре начались попытки изготовления из него разнообразных предметов. Легкость обработки и полировки малахита, наряду с эффектностью получаемых из него изделий, привели к тому, что во второй половине XVIII века появилось множество мастеров-камнерезов по обработке малахита. Каждый из них придумывал какие-то новые методы и приемы работы с этим камнем. Это – и наклейка тонких пластинок на металлическую основу, и мозаичный подбор малахитовой «фанеры», и методы заделки швов и стыков. Эти приемы быстро и успешно усваивались многими мастерами. Так и появилась знаменитая во всем мире русская малахитовая мозаика.
3.5. Уральская яшма
Немного есть на Земле камней, имеющих такую разнообразную окраску, как яшма (прил., рис.5). Эта древняя порода вобрала в себя всё богатство цветов и оттенков: от зелёного и синего до красного и фиолетового. Кроме того, яшма может быть просто белой и даже матово-чёрной. Не зря её название восходит к греческому «яспис», означающему — «пёстрый».
Яшма — один из самых распространенных в природе и наиболее популярных поделочных камней. Месторождения яшмы широко распространены по всему миру. Но наиболее значимые из них расположены на Южном Урале, в Карелии, на Кольском полуострове.
Достаточно высокая твердость и прочность позволяют изготавливать из нее как различные камнерезные изделия (вазы, шкатулки, детали интерьера), так и камеи, ожерелья, бусы, кабошоны и другие ювелирные украшения. Эта декоративная порода достаточно популярна во многих странах, но только в России яшму можно назвать национальным камнем, настолько часто и масштабно ее использовали у нас в камнерезном деле.
На Урале яшмовый пояс тянется с севера на юг. Самые известные месторождения расположены около г. Орска – пестроцветные пейзажные яшмы. В 1,5 км к западу от горы Полковник расположено Западное месторождение. Яшмы розовые до красного цвета с участками, похожими на капли крови. В 34 км к югу от горы Полковник находится Анастасьевское месторождение, представляющее яшмы красного цвета с неоднородной структурой. Очень красивы яшмы Калиновского месторождения, расположенного в 30 км на север от горы Полковник. Здесь залегают ленточные яшмы, у которых темно-красные слои чередуются с зелеными. В северной части Башкирии расположена Миасско-Учалинская группа яшмовых месторождений. Основные — Старомуйнаковское (к югу от города Миасса), представленное ленточными сургучными, пятнисто-полосчатыми и ситцевыми яшмами. Второе по величине месторождение этой группы — Наурузовское, расположенное на северо-запад от города Верхне-Уральска. Яшма ленточная — темно-вишневые и темно-красные полосы чередуются с темно- и серо-зелеными. Недалеко от Нижнего Тагила находится Кушвинское месторождение белой яшмы с жилками красного цвета. Самое северное месторождение — Аушкульское около города Миасса. Здесь яшмы разрабатывались с XVII в. Цвет аушкульской яшмы - цвет старой слоновой кости с нежными ветками марганцевых дендритов. Севернее Аушкульского месторождения расположена деревня Мулдакаево, где в 1929 г. был открыт карьер для добычи яшм. Здесь добывают серо-синюю, кроваво-красную, кирпичную и черную яшму. К югу от Аушкульского месторождения расположены озера Учалинской группы. Около озера Калкан в горе Сабинда находится знаменитое месторождение калканской яшмы обычно серо-зеленого цвета.
3.6. Малосидельниковский родонит
Еще один самоцвет из числа впервые открытых на Урале и не имеющих конкурентов в других странах – это розовый, вишнёво-розовый или малиновый родонит или орлец (прил., рис.6). Почему уральский родонит прозвали орлецом, достоверно неизвестно. По легенде, маленькие алые камешки в старину находили в орлиных гнездах. Месторождения родонита известны во многих странах, но уральский орлец не имеет себе равных. Именно Урал принес родониту всемирную известность.
Точная дата открытия месторождений орлеца не известна. Первые находки уральского орлеца обычно относят к 1781-1783 гг. в окрестностях маленькой уральской деревушки Малое Седельниково. И даже в начале XX века Малоседельниковская копь оставалась главным источником родонита. Как по запасам, так и по качеству розового камня она не имело себе равных.
Вот уже более двух веков уральский родонит охотно используют в своих работах мастера-камнерезы и ювелиры, создавшие из розово-алого камня бесчисленное множество самых разнообразных изделий. Многие выдающиеся изделия из орлеца хранятся в коллекциях Эрмитажа и других музеев: обелиски-пирамиды, парные торшеры в виде колонн, вазы, канделябры. Чего только не делали за прошедшие двести лет из уральского родонита: шкатулки, бусы, запонки, броши, табакерки, пепельницы, подсвечники, бокалы, абажуры, ручки для тростей, чернильницы, печати и т. д. Спрос на него всегда был довольно стабилен, невзирая ни на какие капризы моды.
Есть у орлеца одна особенность, отличающая его от многих других поделочных камней — он просвечивает в тонких пластинах. Поэтому мастера часто используют его при изготовлении витражей, светильников или люстр. При подсветке изнутри он меняет интенсивность и глубину окраски, а не различимые в отраженном свете узоры проявляются особенно четко.
Наряду с малахитом и яшмой, орлец стал одним из символов сказочных богатств Урала — Каменного пояса России, и пользуется своей славой вполне заслуженно.
Глава 4. Изготовление браслета из каменной крошки и бисера
С древних времен драгоценные камни служили вставками для ювелирных украшений. И я решила сделать свое украшение – браслет, но для него я буду использовать поделочные камни и бисер.
Слово браслет происходит от франц. bracelet – «запястье» (от корня bras – «рука»). Браслет носили главным образом на руках от запястья до локтя. В древности украшения символизировали принадлежность к власти и господству (царские короны и диадемы, например), они не были доступны для простых людей. Но, постепенно, в процессе истории они стали просто символом власти и богатства. Браслеты, кроме всего прочего, были частью доспеха у мужчин и частью костюма у женщин. Постепенно превратились в привычные нам, декоративные браслеты.
В середине XVIII века браслет стал крайне модным. Тогда многие собирали коллекции минералов, из которых иногда создавался браслет со смыслом - по первым буквам названия камней можно было составить личный девиз. Именно к этой традиции я и решила обратиться.
1 этап: подготовка материалов.
Для работы мне понадобится (всё необходимое можно приобрести в магазинах для рукоделия):
проволока с эффектом памяти,
небольшие камешки с отверстием внутри определённых названий - коралл, родонит, амазонит, сердолик, обсидиан, тигровый глаз, авантюрин.
бисер (некрупный) произвольного цвета,
инструменты для работы с проволокой (бокорезы, круглогубцы).
2 этап: подготовка основы браслета.
С помощью бокорезов отрезаем проволоку нужной длины и круглогубцами формируем кончик браслета (лучше позвать на помощь взрослых, т. к. проволока очень тугая).
3 этап: сборка браслета.
На проволоку нанизываем 9-10 бисеренок (точное количество зависит от диаметра браслета). Далее нанизываем кусочки камней в определенном порядке, чередуя с бисером.
Порядок набора камней:
Коралл;
Родонит;
Амазонит;
Сердолик;
Обсидиан;
Тигровый глаз;
Авантюрин.
В завершении снова нанизываем бисер, такое же количество, как и в начале.
4 этап: завершение браслета.
Придерживая камешки и бисер на браслете, измеряем по руке. Если нужно, бокорезами отрезаем лишнее и с помощью круглогубцев загибаем кончик (или просим взрослых). Наш браслет готов.
Если мы сделали всё верно, по первым буквам названий камней можно прочитать зашифрованное слово – КРАСОТА.
Заключение
В результате работы я узнала много интересного об одном из чудес природы - камне. Я достигла цели, которую поставила перед началом работы. Теперь я знаю, что такое минералы и горные породы, узнала, какие минералы и горные породы есть на Урале, изучила наиболее известные уральские самоцветы, изготовила собственное ювелирное украшение – браслет из каменной крошки и бисера.
У нашей семьи есть знакомый камнерез. Он и дал камешки с просверленными в них отверстиями, которые я использовала в браслете. И он же подсказал мне, что голубовато-зеленые камни, которые я нашла на дороге, это лиственит. А золотые вкрапления, конечно, золотом не были. Это минерал пирит – кубические кристаллы железного колчедана золотисто-желтого цвета. Во времена золотых лихорадок из-за внешней схожести с золотом получил прозвище «золото дураков», «собачье золото», «кошачье золото». Пирит является сырьём для получения серы и серной кислоты. А в настоящее время применяется в качестве добавки при производстве цементов.
Самое главное то, что уральский край хранит в себе множество минералов и горных пород, которые являются бесценным кладом нашей Земли. Запасы полезных ископаемых на нашей планете не бесконечны. Нужно правильно и бережно их использовать!
В ходе работы я подтвердила гипотезу о том, что славу самоцветного края Уралу принесли, по сути, только 6 самоцветов: три драгоценных – изумруд, александрит, демантоид, и три поделочных – малахит, яшма и родонит.
Литература и источники
Гураль С. Драгоценные камни. – Москва, 2010.
Камни мира: самые красивые и знаменитые. – Москва, 2007.
Поспелов Н. Г. Легенды и правда о камнях Урала. – Пермь, 2004.
Таланцев А. С. Знаменитые уральские самоцветы. – Екатеринбург, 2000.
Ферсман А. Е. Занимательная минералогия. – СПб, 2015.
Интернет-ресурсы:
Сайт Московского ювелирного завода – https://miuz.ru/guide/stones/jewelrystones/
Приложение
Приложение 1
Рис.1а. Штуф изумруда «Губернаторский». Вес 1010 гр. Находка 2015 года
Рис.1б. Кристаллы изумруда
Рис. 2а. Александрит природный при дневном освещении. Масса 84 грамма
Рис. 2б. Александрит природный при искусственном освещении. Масса 84 грамма
Рис. 3а. Штуф демантоида
Рис. 3б. Ограненные демантоиды
Рис. 4. Малахит
Рис. 5. Различные виды яшмы
Рис. 6. Родонит
Приложение 2
И зготовление браслета из каменной крошки и бисера
Необходимые материалы и инструменты
В процессе сборки
Готовый браслет