XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Алмазная история Урала

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кружилин М.А. 1

---

1МОУ "СОШ № 56 УИМ" г. Магнитогорска

Мельникова Н.А. 1Моторина Н.Г. 1

---

1МОУ "СОШ № 56 УИМ" г. Магнитогорска

Работа в формате PDF

733.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Всем известно, что алмазы – это настоящие сокровища. Урал очень богатый край, у нас много полезных ископаемых. А есть ли алмазы на Урале и самое главное, почему на Земле их мало. Мне интересно знать о них все. Поэтому я решил провести исследование в этот удивительный мир природных алмазов Урала.

Цель работы: изучить Уральские алмазы.

Задачи.

1. Узнать о месторождениях Уральских алмазов.

2. Изучить вопросы появления алмазов в природе.

3. Попробовать вырастить кристаллы в домашних условиях. Создать макеты появления алмазов в земной коре.

Предполагаемый результат. Получить знания об алмазах Урала. Дома вырастить кристаллы, создать макет Земли и макет образования алмазов в земной коре.

В своей работе я хочу привлечь внимание одноклассников к теме алмазов на Урале. Материалы исследования могут понадобиться на уроках окружающего мира и во время занятий внеурочной деятельности на «Практической экологии»

Методы исследования.

- сбор информации, работа с источниками;

- анализ информации;

- создание макета;

- анкетирование;

- наблюдение, сравнение, обобщение.

ГЛАВА I. АЛМАЗНЫЙ ПУТЬ ДЛИННОЮ В МИЛЛИОНЫ ЛЕТ

1. 1. Где нашли алмазы на Урале.

Неподалеку от поселка Промысла в Пермском крае расположено место под названием Алмазный ключик, где установлен камень с табличкой: «Здесь 5 июля 1829 года Павлом Поповым был найден первый российский алмаз» (рис.1).

Самый первый российский алмаз был найден случайно. Его нашел 14-летний крепостной Павлик Попов. Отыскал он его среди кварцевых галек на границе сегодняшних Пермского края и Свердловской области - на Крестовоздвиженских приисках (рис.2). Мальчик щедро наградили, а его "награждением" стала вольная, освобождение от крепостной зависимости.

Уже через два дня другим подростком, Иваном Соколовым, был обнаружен второй алмаз, а затем третий.

В Петербурге к находке Попова отнеслись серьезно. Начались интенсивные поиски алмазов.

В итоге было найдено несколько небольших россыпей, здесь начал работать небольшой прииск (рис.3).

До революции находки алмазов совершались на Урале случайно. Были обнаружены около трехсот камней, но в действительности гораздо больше. В то время много алмазов просто уничтожалось. Находки проверяли просто - клали на наковальню и били молотком: если камень разлетится, значит, не алмаз. Но алмаз раскалывается довольно легко. Он твердый, но хрупкий.

Позже было установлено до 18 мест алмазных россыпей. Интересный факт – все они располагались на обширной территории восточного и особенно западного склонно Среднего и Южного Урала.

1. 2. Какие они, алмазы Урала.

Урал оставался единственным источником алмазов в стране вплоть до 1955-го, когда были открыты огромные залежи якутских алмазов. Якутские алмазы добывают в промышленных масштабах, они мелкие и поэтому в основном используются в технических целях.

Сейчас на Урале известно 97 мест находок алмазов. Уральские алмазы остаются самыми ценными, про них говорят: "Алмаз чистой воды". В среднем они стоят в десять раз дороже якутских - приблизительно 700 долларов за карат против 70-ти. Свыше 90 процентов уральских алмазов - ювелирные.

Среди уральских алмазов преобладают бесцветные и слабоокрашенные кристаллы среднего размера 2-5 миллиметров, встречаются голубоватые, золотисто-желтые, вишнево-дымчатые, реже - медово-желтые и серо-черные, а самые редкие - молочно-белые и аметистово-красные (Рис.4).

1. 3. Процесс образования алмазов.

Геологи добывают алмазы в местах, под названием кимберлитовая трубка, которая так названа по названию города Кимберли в Южной Африке. Чтобы понять процессы образования алмазов посмотрим на структуру Земли. Она состоит из ядра, мантии, земной Коры (рис.5).

Там, в недрах земли, в мантии, при температуре 1200-1300 градусов на протяжении миллиардов лет происходят сложные процессы. Словно иголкой под очень сильным нажимом через толщи пород пробивается газ углерод. Процессы эти очень медленные, на протяжении миллионов и даже миллиардов лет этот газ кристаллизуется в прочную алмазную крошку. Вместе с частицами древней породы он поднимается вверх, образуя вертикальное геологическое тело, кимберлитовую трубку. Чем выше вверх, тем сильнее раздвигаются породы земли, газ под напором расширяет этот проход, напоминая форму конуса или бокала (рис.6).

Так образуется тонкий канал длинною 100-150 км. Постепенно напор газа слабеет и уже в конце пути ему не хватает сил пробиться наверх. Мантийный газ словно "зависает" в верхних слоях земной коры, как повисает в воздухе аэростат с газовой горелкой, когда он уже израсходовал всю энергию на подъем. Поэтому никому из геологов не посчастливилось найти вулкан, разбрасывающий вокруг себя кристаллы алмазов. В этом основной принцип появления в верхних породах земли алмазов. Найденные кимберлитовые трубки вскрываются лишь разрушительными природными процессами. Для геолога это означает, что существует множество неизвестных кимберлитовых трубок, не выходящих на поверхность.

1. 4. Алмазы – глубинные капсулы времени.

Добывают алмазы уже многие столетия. А на простой вопрос: как они образуются в природе? - ответа до сих пор нет.

Много спорных моментов:

- почему кимберлитовые трубки "прокалывают" именно мощную 40-километровую земную кору платформ, а не гораздо более тонкую 10-километровую кору океанического дна или переходной зоны - на границе континентов с океанами?

- почему образование кимберлитовых трубок не всегда связано с вулканической деятельностью?

И многие другие вопросы, на которые науке нужно найти ответ.

Сегодня разработаны технологии по созданию искусственных алмазов, они тоже очень дорогие, но гораздо дешевле, чем найденные в природе.

Сейчас добыча алмазов на Урале незаслуженно в упадке. Ученые Урала предполагают, что ситуация должна измениться, потому что природные алмазы Урала очень древние, возраст их на Урале 3-3,5 млрд. лет, они дают важную информацию для фундаментальной науки. Об этом говорит директор (рис.7) института геологии и геохимии Уральского отделения Российской Академии наук (УрО РАН) Дмитрий Зедгенизов: «Уникальность этого минерала состоит в том, что он возникает при высоких температурах и давлении на глубинах, в которые невозможно добраться ни бурением, ни каким-то другим способом. Единственный прямой источник сведений о составе и состоянии глубинных зон — природные алмазы, которые выносятся на поверхность кимберлитовыми расплавами». Поэтому алмазы можно сравнить с глубинными капсулами времени.

ГЛАВА II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2. 1. Кристаллическая структура, внешне похожая на алмаз – выращивание кристаллических структур.

Посмотреть процесс образования алмазов невозможно, однако мы можем увидеть процесс образования других кристаллов в природе. Можно попробовать вырастить кристаллы и увидеть прекрасные кристаллические структуры, так похожие на любимые алмазы.

Для этого можно использовать раствор соли.

Этапы работы.

1. этап: Сначала я налил в банку 40 мл горячей воды и добавил туда 4 столовые ложки соли. Тщательно размешивал до полного её растворения. У меня получился насыщенный раствор (рис. 8)

2 этап: Потом я поставил банку с раствором в теплое место. Постепенно из раствора начали образовываться кристаллы. Я его выращивал 5 недель.

Можно провести другой опыт. Я взял карбамид (садовое удобрение мочевины) и приготовил раствор: примерно равные части карбамида и воды, добавил несколько капель канцелярского клея для прочности. Кристаллы очень хрупкие и первые выращенные мною кристаллы рассыпались. Дальше установил картонки в подставку и налил раствор. Через 3 дня появились кристаллы (рис.9).

Вывод. Опыт получился. Кристаллы можно вырастить в домашних условиях из насыщенного солевого раствора и из раствора карбамида.

2. 2. Макет Земли.

Для выполнения макета Земли, я использовал технику папье-маше (рис. 10).

1. Я разукрасил лист картона формата А3 в черный цвет.

2. На отдельном листе выполнил макет самой Земли. Для этого использовал клейстер (мука и вода) и бумажные салфетки. Когда салфетки подсохли, обклеил бумагой.

3. Вырезал макет Земли и приклеил на черный фон, разукрасил Землю.

4. Попросил папу закрепить на деревянный каркас.

Рис. 10. Этапы работы над макетом Земли

2. 3. Макет кимберлитовой трубки.

В ходе работы над проектом я представил, как в толще земли прячется кимберлитовая трубка длинною более 120 км. Мне захотелось показать одноклассникам кимберлитовую трубку, поразить их масштабами этого удивительного явления в природе. Я приступил к созданию макета (рис.11):

1 этап. Из пластиковой бутылки и бумаги я сделал каркас.

2 этап. Обклеил его кусочками бумаги, в технике папье-маше.

3 этап. Раскрасил макет серой гуашью, нарисовал алмазные кристаллы.

4 этап. Выкрасил лист формата А3 в красный цвет, символизирующий ядро Земли. Дальше разукрасил боковые стороны, показывающую мантию и Кору земли.

5 этап. Попросил папу все закрепить на уже готовом каркасе, там, где расположился макет Земли.

Рис. 11 Этапы работы на макетом кимберлитовой трубки

2. 4. Опрос одноклассников.

Я решил выяснить, какую информацию одноклассники знают о бриллиантах на Урале. В анкете приняли участие 27 одноклассников (таблица 1).

Таблица 1. Результаты опроса: «Уральские алмазы»

№ п/п	Вопросы	Правильно ответили
1	Где найден первый алмаз в России	0
2	Кто нашел первый алмаз в России	0
3	Какого цвета бывают бриллианты	5
4	Свойства алмазов	27
5	Где используют бриллианты	19
6	Можно ли вырастить природные кристаллы (не бриллианты) в домашних условиях	8

Вывод. Мои одноклассники знают об алмазах Урала очень мало, поэтому результаты моего исследования помогут ребята узнать много интересного из истории Уральских алмазов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Общий вывод. Цель исследования достигнута. Я изучил процессы образования алмазов. Узнал много интересного из истории Уральских алмазов.

Выяснил:

1. На Урале 5 июля 1829 года был найден первый алмаз России. Уральские алмазы крупные, высокого качества, бывают разных оттенков, почти все они имеют ювелирную ценность.

2. Уральские алмазы представляют большой интерес для науки, потому что очень древние, их возраст миллионы и даже миллиарды лет. Они могут дать много ценной информации ученым.

3. Найти алмазы можно, но для этого с начало надо найти кимберлитовую трубку. Процесс образования алмазов очень медленный. Газ углерод под большим давлением пробивается через толщу земных пород при температуре 1200-1300 градусов. По мере движения он кристаллизуется в алмазную крошку с включениями древнейших пород земной мантии. Поэтому алмазы можно сравнить с капсулами времени.

4. Мне удалось вырастить в домашних условиях кристаллические структуры из соли и карбамида.

5. Я сделал 2 макета. Макет Земли, на котором можно увидеть: ядро, мантию, земную Кору. И второй макет – макет кимберлитовой трубки.

Результаты моего исследования я использовал на занятиях внеурочной деятельности в курсе «Практическая экология для младших школьников» в своем классе.

В работе много интересных фактов, есть проблемные вопросы, которые могут нацелить моих одноклассников на поиск научных ответов. Содержание исследования поможет привлечь общественность к проблеме возрождения добычи алмазов на Урале.

Список используемой литературы

1. http://www.uran.ru/node/7518Фундамент для алмазов. Газета. Наука Урала. Год:  2023 Номер выпуска: 23

2. https://www.nkj.ru/archive/articles/9870/ (Наука и жизнь, АЛМАЗЫ - САЖА ИЗ ТРУБ ПРЕИСПОДНЕЙ)

3. https://pervo.info/uralskie-almazy/ Уральские алмазы. Опубликовано: 19.09.2020

4. https://dzen.ru/a/Xv2sssjShBZGpzNW Что такое кимберлитовая трубка и как она образуется. Опубликовано: 2 июля 2020

5. https://dprom.online/mtindustry/uralskie-almazy-snova-v-dele/ Уральские алмазы снова в деле Опубликовано: 20 июн. 2023 г.

6. https://sunlight.net Где можно найти алмазы: месторождения и способы ...

7. https://ru.wikipedia. Самоцветная полоса Урала