XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Удивительный мир камня: агат
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Мы живём на Южном Урале. Наш край богат полезными ископаемыми. В центральной части Челябинской области расположен Ильменский заповедник. Главным богатством заповедника считаются минералы. Во время экскурсии по музею заповедника мы обратили внимание на прозрачный минерал. В его основе можно было увидеть яркость узора и большое количество слоев плавно переходящих в друг друга. Это был агат.
Нам захотелось раскрыть его секрет появления на планете. Мы выдвинули гипотезу: обладают ли камни, окружающие нас необычными свойствами.
Нами была поставлена цель – исследовать историю появление на Земле агата.
Для выполнения цели были поставлены задачи:
1.узнать историю появления агата на Земле;
2.изучить виды агатов;
3.исследовать физические свойства агата;
4. узнать о месторождениях агата на Южном Урале;
5.
5.провести окрашивание агата холодным способом.
Объект исследования: агат.
Предмет исследования: свойства агата.
Методы исследования: сбор и анализ информации, анализ и обобщение собранного материала, наблюдение, сравнение, эксперимент.
Актуальность работы состоит в том, невозможно представить себе мир без камней. Камни являются чем – то простым, обыденным. Их можно найти, где угодно: на улице, на берегу реки, озера, в ручейке, в огороде. Нам стало интересно, они так непохожи друг на друга, но мы всех их называем одним словом – камень. Но, наверное, у каждого из них есть свое имя? Надо в этом обязательно разобраться.
I.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
I.1. Происхождение агатов
Название камня происходит от сицилийской реки Ахатес. На ней были обнаружены крупные залежи агата.
Первые упоминания об агатах датируются III в. до н. э. Древние скульпторы придавали камням форму глаз и вставляли их в глазницы статуй, чтобы отпугивать злых духов. В эпоху Возрождения агат очень ценился в качестве талисмана. Он использовался знахарями. Существует легенда, согласно которой минерал помог вылечиться при укусе паука. Применялся он и как печать.
В России агаты начали распространяться с конца 17 в. благодаря Петру I. Особую роль в этом впоследствии сыграла Екатерина II. Она способствовала созданию коллекции разных агатов, которую и сегодня можно увидеть в музее Эрмитажа.
Агат – полудрагоценный минерал. Он является разновидностью халцедона (кварц). Минерал имеет яркий слоистый рисунок. Слоев может быть много. Все они могут иметь различные оттенки.
Агаты образовались в пустотах горных пород. Миллионы лет назад газы стремились вырваться наружу. Под большим давлением они выдавливали пузыристые пещерки в мягких вулканических отложениях. Через трещины в остывшей породе в пустоты проникала горячая вода. Она была насыщенна минералами и кремнеземом. Постепенно стенки пещерок обрастали опаловыми скорлупками. Через тысячи лет опал перекристаллизовался в халцедон. Внутри халцедонов образуются многослойные наслоения минералов. Они и превращаются в агаты.
I.2. Виды агатов
В природе существует более 150 видов агата. Чаще всего минерал имеет серый, белый или бледно-голубой цвет.
Наиболее распространены агаты:
|
Название агата |
Описание агата |
Внешний вид агата |
|
глазковый |
напоминает глаз, вокруг которого много кругов с большим разнообразием рисунков |
|
|
моховой |
напоминает мох, деревья, водоросли, узор имеет оттенки зеленого, серого или черного цвета. |
|
|
бастионный |
имеет острые линии, изгибы, напоминающие изображения различных крепостей, карт, бастионов |
|
|
звёздчатый |
редкий, бледно-коричневый цвет, имеет узор - звезда |
|
|
бразильский |
самый распространенный, с тонкими концентрическими слоями |
|
|
оранжевый |
имеет полоски с мелкими кристаллами гетита, создающие яркие оранжевые, красные блики |
|
|
голубой |
редкий, оттенок зависит от количества включений в халцедон микро зёрен а-кварца, циркона |
|
|
белый |
волокна пересекаются под прямым углом, орнамент представлен узором или полосами |
|
|
чёрный |
имеет большую долю марганца(Mg) в составе |
I.3. Месторождения агата на Урале
Происхождение минерала связывают с вулканическими процессами, происходящими в недрах земли. 250 миллионов лет назад вместо Уральских гор было море, которое под действием мощных извержений вулканов преобразовалось в высокие горы. Изливавшаяся магма захватывала куски и глыбы древнейших пород и выносила их на поверхность.
Месторождения агата расположены вдоль Уральских гор - Челябинская область, Магнитогорская область, Свердловская область. Не будучи редким уральский агат не имеет мировой известности.
Остановимся на Магнитогорском месторождении. Агатовые высыпи и коренники тянутся далеко и во всех направлениях от города. Выявлено 20 ореолов высыпок агатов.
Проявление было обнаружено в 1937 году Н. А. Спасским и П. Я. Устиновым по многочисленным высыпкам агата на поверхности. В 1965–66 гг. поисковые работы на агат проводила Мурзинская ГРП УКСЭ УТГУ (Матафонов В. А., Гумеров Л. Г.). В 1973 г. партией № 4 экспедиции № 122 поиски были продолжены.
По внешнему виду агаты Магнитогорского месторождения делятся на: миндалевидные (наиболее распространённый), жильные и трубчатые.
Миндалевидные агаты имеют строение: поверхностный слой составляет окремненная, яшмовидная лава, далее к центру миндалины имеют слой светло – серого халцедона иногда с концентрическим полосатым рисунком. Центральная часть миндалины выполнена серым или молочным кварцем с пустотой в середине миндалины, по стенкам которой развивается кристаллический кварц, иногда фиолетовый аметист.
Добыча агата – это сложный процесс. Она проводится вручную при помощи молотка и долота. Горняки аккуратно разбивают породу, отделяя камни от горной массы, и после процесса сортировки, осуществляется оценка качества добытого материала.
Но, несмотря на это мелкие образцы агата можно найти без оборудования. Побывав летом 2022 года на Магнитогорском месторождении, мы смогли найти агаты и привезти их домой.
I.4. Физические свойства агата
Уникальность и ценность агату придают его физические свойства:
|
Параметр |
Физическое свойство |
|
цвет |
белый, серый, синий, красный, желтый и коричневый |
|
твердость |
твёрдый, устойчив к царапинам |
|
блеск |
стеклянный |
|
прозрачность |
полупрозрачный, свет может проходить сквозь него, но объекты за ним не видны |
|
хрупкость |
разбивается по изогнутым поверхностям подобно стеклу |
Физические свойства агата делают его высоко ценимым для различных применений. Его твердость, плотность и долговечность делают его популярным выбором для ювелирных изделий и декоративных предметов, а его уникальные цвета и узоры делают его фаворитом среди коллекционеров.
II.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
II.1. Определение подлинности агата в домашних условиях
Агат обладает физическими свойствами, отличающими его от других камней. Мы выявили их у привезённых агатов с Магнитогорского месторождения. Камни тщательно вымыли с чистящим раствором. Рассмотрим основные свойства камней:
Для камней характерны плавные переходы цвета между полосами, что говорит о наличии в составе халцедона.
Камни прозрачны, тонкие пластинки просвечивают.
Агат медленно нагревается. Мы приложили агат к внутреннему сгибу локтя, прохлада ощущалась около 30 сек. Стеклянные и пластмассовые «камни» нагреваются сразу.
Агат обладает твердостью. Мы провели острой иглой с нажимом по камню - царапин не осталось.
Таким образом, камни привезённые нами с Магнитогорского месторождения являются подлинными и обладают физическими свойствами природных камней. Камни удалось обнаружить без специального оборудования. Красивые камни лежат у нас под ногами и являются творениями природы родного края.
II.2.Полировка агата
В природе агаты выглядят как невзрачные округлые камни. Для придания камням яркости, красоты и формы их шлифуют. Мы побывали в мастерской и произвели шлифовку собранных камней.
Шлифовка камня занимает достаточно много времени. На одну сторону камня уходит около 1,5 часа.
Полируются камни на вращающихся кругах (шлифовальные круги с алмазным напылением) с небольшим притоком воды(капельное).
Смена кругов происходит по мере полировки. (у кругов разная степень шлифовки)
Нужно давить на камень довольно сильно, потому что агат твёрдый. В тоже время нужно давить равномерно, чтобы не было скосов.
Выполнив полировку мы увидели насколько агат красив.
II.2. Окрашивание агатов в домашних условиях холодным способом
Натуральные агаты часто блеклые и невзрачные, поэтому их окрашивают. Способность к окрашиванию у различных агатов разная, это зависит от пористости, толщины камня и содержания в нём воды.
На Магнитогорском месторождении агаты чаще встречаются серого цвета, иногда красноватые.
При изучении научной литературы по окрашиванию агатов мы познакомились с холодным способом окрашивания.
Для проведения опыта мы подготовили: хлорное железо, серную кислоту и сахар.
1.Берём агат и нарезаем его на пластины толщиной 5мм.
2. Берём песок, прокаливаем на сковороде, засыпаем в контейнер, погружаем в песок спилы агата. С целью удаления лишней влаги из минерала спилы находятся в контейнере 12 дней.
3. Берём кастрюлю, готовим концентрированный раствор сахара 1:3, переливаем в стеклянную банку.
4. Берём стеклянную банку, готовим раствор хлорного железа 1:3.
5.Опускаем нарезанные пластины агата в 2 банки и закрываем. Ставим дату, помещаем в тёплое место на 30 дней.
7. Промываем агаты после раствора хлорного железа под проточной водой в течении 3-4 ч.
8. Помещаем агаты после концентрированного раствора сахара в серную кислоту на 7 дней, промываем под проточной водой в течении 3-4 ч.
В ходе окрашивания в растворе хлорного железа изменился цвет минерала на жёлто-оранжевый, после концентрированного раствора сахара стал поверхностным, совсем не видим. Но агат по прежнему просвечивал прожилками. Но эксперимент по окраске агата в домашних условиях удался не полностью, окрасились внешние стороны камня и шкурка, внутри камень прокрасился плохо, что было видно на просвет. Таким образом, проводить эксперимент было увлекательно, но так, как это делают с профессиональным оборудованием, невозможно. «Идеального» результата добиться не удалось: из-за отсутствия точной регулировки температуры и концентрации.
Благодаря физическим качествам (прочность, вязкость, устойчивость, твердость) агат используется в промышленности. Этот минерал прекрасно подходит для изготовления втулок, подпятников, ступок, пестиков. Но чаще камень используется в ювелирном деле. Благодаря своему необычному рисунку на срезе из него часто вырезают броши, делают кольца, амулеты и бусы, столешницы и другие предметы интерьера.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Агат относится к природному материалу. Бывают камни разноцветные или в полосочку, с разводами и с жилками, они всегда отличаются не только размером, но и своим составом, весом и твердостью. Из камней состоит окружающий нас мир неживой природы. Агат камень вулканического происхождения. Минерал возможно найти без профессиональной подготовки, так как камни почти всегда встречаются по берегам рек и озер. Агат возможно покрасить в домашних условиях, но не так хорошо, как красят минералы профессионалы в мастерской. Причиной этого служит отсутствие специального оборудования и химикатов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малахов А.А. Как произошли Уральские горы. - Свердловское областное государственное издательство, 1949.- 52 с.
2. Шуман В.А. Мир камня. Горные породы и минералы.– Москва.: Мир, 1986. – 289 с.
3.Ляшенко Е.А. Агаты России. В мире минералов. Минералогический Альманах. том 15, выпуск 1. - Москва: ООО «Альтум», 2010.- 88 с.
5. Голубой агат. Журнал «Энергия камней» выпуск 1. - издательство ДеАгостини, 2014. – 36 с.
6. Агат // [электронный ресурс] // https://milady-24.ru/info/agat.html# (2013-2018)
7. Агат // [электронный ресурс] // http://mineralpro.ru/minerals/agate/ (2016-2017)
8. Агаты России. Месторождения // [электронный ресурс] // http:// insminerals.ru/ Agates_Rus0.htm (2004-2013)