XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Таинство вулкана

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Суханова А.Е. 1

---

1МАОУ "СОШ №17"

Стриганова Е.В. 1

---

1МАОУ "СОШ №17"

Работа в формате PDF

282.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

На нашей планете можно найти множество удивительных явлений. Некоторые из них поражают своей загадочностью, необычностью и притягательностью. Во время просмотра новостей по телевизору мне довелось услышать о вулканическом извержении на полуострове Камчатка. Я захотела узнать больше об этом чуде природы, которое одновременно восхищает и ужасает.

Цель: сформировать представление о вулкане, как об одном из уникальных явлений природы.

Задачи:

• узнать о происхождении вулкана;

• изучить строение вулкана;

• выяснить причины извержения вулканов;

• выяснить какое значение имеют вулканы для человека;

• познакомить одноклассников с результатами моих исследований;

• построить макет извержения вулкана.

Гипотеза: извержения вулканов могут представлять опасность для людей и окружающей среды, но также могут иметь и положительные последствия.

При написании работы были использованы следующие методы исследования: изучение литературы, анализ, экспериментирование.

Практическая значимость работы заключается в том, что она позволит расширить мои знания и познакомит с результатами моего исследования одноклассников, родителей. Данный материал может быть использован на уроках окружающего мира, географии, химии.

.

ГЛАВА 1. ВУЛКАНЫ – ЧУДО ПРИРОДЫ

1.1. Почему горы стали называть вулканом?

Раньше, когда первобытный человек не понимал, как устроен мир и от чего зависит его судьба, создавались разные истории, в которых очеловечивалось все находящееся в окружающей среде. Так древние римляне верили в богов. Одного из них звали – бог огня и кузнечного дела - Вулкан.

Они верили, что у этого бога есть кузница глубоко под землей внутри высоченной горы. Когда Вулкан начинал работать, на поверхность вырывались дым и пламя. Люди его очень боялись и преклонялись пред ним.

В честь этого бога римляне назвали остров и гору на острове в Тирренском море – остров назывался Вулькано, а гора – вулкан. Позже все огнедышащие горы стали называть вулканами [5].

1.2. Как образовываются вулканы?

Вулканы – это наши самые взрывоопасные формы рельефа.

Значительная часть вулканов образовалась в далеком прошлом, на начальных этапах зарождения планеты земля около 4 млрд. лет назад.

Раньше наша планета Земля была огромным пылающим шаром состоящая из центрального ядра и мантии. Находясь в холодном космосе в течении времени огненный шар покрылся так называемой – скорлупой остывающей магмы. Весь жар постепенно ушёл глубоко вниз на 40 километров, а 40 километров остывшей твердой земной коры породили жизнь.

Земная кора была как одеяло для нашей земли состоящей из пластин - тектонических плит. Эти пластины постоянно смещались, в связи, с чем в земной коре появлялись трещины. Магма, находящаяся глубоко внутри, проплавляя горную породу и расширяя трещины вытекала наружу. После того как она вытекала и высвобождалась от газов она считалась лавой [2, 3].

Температура лавы достигает 1000°C. Жидкая огненная лава растекается со скоростью до 50 километров в час, образуя лавовые потоки.

Жители гавайских островов придумали название для различных видов извергающейся лавы – «ах-ах» и «па-хое-хое». Данные названия теперь и приняты в вулканологии. Когда извергается лавовый поток «ах-ах», он имеет неровную поверхность и трещины. Лава при таком извержении очень густая и вязкая, поэтому поток движется медленно. Когда лава начинает остывать, она трескается на куски, но они продолжают двигаться, как по маслу на еще не успевшей остыть раскаленной лаве. Верхний затвердевший слой лавы напоминает груды шлака, который образуется от сгорания угля.

Лавовый поток «па-хое-хое» имеет гладкую или слегка морщинистую поверхность и состоит из жидкой лавы. Застывая, такая лава образует ровную, гладкую поверхность, иногда с длинными извивающимися морщинками в виде змеек и толстых веревок – канатов. Часто ее так и называют – «канатная лава».

Все, что выходит из недр Земли во время извержения вулканов, называется продуктами извержения. Продукты извержения вулкана – лава, пемза, туфы – оседают на склонах вулкана, постепенно формируя конус, так каждый раз извергаясь, образовывается новая горная порода.

Продукты извержения бывают жидкими, твердыми и газообразными. К жидким продуктам извержения относится лава. Лавой называется магма, излившаяся на поверхность земли. К твердым продуктам извержения относят – вулканические бомбы, вулканический песок, и глыбы, к газообразным продуктам извержения относят – оксиды серы, что придает дыму серый цвет, оксиды азота – что придает дыму желтый цвет, вода в виде пара – придающий дыму белый цвет [6].

Как правило, перед извержением вулкана происходят подземные вулканические толчки. Почва под ногами начинает вспучиваться и колебаться, слышен подземный гул, в земле появляются трещины, из них выделяются пар, газы, горячая вода, из отверстия вверху вулкана идет дым.

Проявления вулканизма бывают ужасающими: из кратера извергается вулканический пепел, покрывающий все небо, на много километров вокруг становится темно, как ночью, с грохотом вылетают обломки горных пород, возможен оглушительный взрыв и, наконец, изливается огненно-жидкая лава.

1.3. Строение вулкана

Вулканы имеют одинаковое основное строение. Основными компонентами вулкана являются: магматическая камера (очаг), жерло, и кратер.

По форме вулкан напоминает конус или пирамиду.

Корни вулкана - это скопление магмы в нижней части вулкана, горячий кипящий очаг, называющийся первичный магматический очаг - магматическая камера, которая располагается на глубине 60-100 км в астеносферном слое.

В земной коре на глубине 20-30 км. находится вторичный магматический очаг, который непосредственно и питает вулкан через жерло.

Часто жерло имеет сложную форму, похожую на крону дерева. В местах, где боковые жерла выходят на поверхность, образуются боковые кратеры. Жерло для лавы как дорога, по которой она поднимается наверх и выливается через кратер - чашеобразное углубление, которое иногда заполняется водой. Кратер похож на воронку, через него расплавленная лава и вырывается наружу.

Диаметры кратеров могут быть различны, например, у Ключевской сопки — 675м, а у известного вулкана Везувий, погубившего Помпею — 568м.

Если уровень магмы в магматической камере понижается, верхушка вулканического конуса может провалиться вниз. При этом образуется огромный кратер, называемой кальдерой. Диаметр некоторых кальдер достигает многих километров, например, кальдера вулкана Аниакчан на Аляске равна 10км.

1.4. Почему извергаются вулканы

Как мы уже выясняли наша планета Земля – это не цельный каменный шар, а скорее всего она напоминает яйцо, где желток - раскаленное ядро земли, белок - горячая мантия, а тонкая и прочная скорлупа- литосфера.

С греческого языка – литосфера переводится как каменная оболочка и эта оболочка составляет лишь 1% от общего радиуса планеты.

На суше ее толщина до 220 километров, а на дне океана этот показатель может быть ниже 5 километров.

Мантия имеет неоднородный температурный показатель, ближе к поверхности она разогрета от 400 до 900 °C, а та часть, что ближе к ядру раскаляется до 400 000 °C.

Из-за температурной неоднородности, мантия постоянно перемешивается, как кипящая вода, охлажденная часть - опускается к ядру, раскаленная - поднимается и так по кругу. Несмотря на то, что мантия очень горячая, она не совсем жидкая, а достаточно вязкая, и это обусловлено огромным давлением под поверхностью. Кора земли как бы плывет по мантии, незначительно погрузившись под собственным весом.

Когда остывающая мантия добирается до литосферной плиты, она начинает двигаться вдоль, а потом, остыв до минимума, вновь опускается вниз. Однако пока мантия движется вдоль, она за собой тянет сами плиты, что вызывает столкновения одних с другими. Та плита, что окажется ниже уровнем, погрузится в мантию и начнет плавиться. Это формирует уже новое вещество – магму, магма представляет собой густую смесь расплавленных каменных пород, воды и газа. Магма легче, чем каменные породы, и она поднимается к поверхности, накапливаясь в магматических очагах.

Именно в этот момент начинает возрастать напряжение, которое в будущем спровоцирует вулканическую активность, что может вызывать землетрясение и со временем оно становится только сильнее и опаснее. Затем из дыр в нашей земной коре начинает извергаться пар и различные газы, земля напоминает чайник, который вот-вот засвистит. Затем начинает скапливаться магма, давление нарастает, и она готовится совершить побег.

Само извержение осуществляется за счет дегазации магмы, что же такое дегазация? Давайте представим, бутылку газировки, которую потрясли, а потом пробка открыли, и из горлышка вырывается наружу струя напитка.

Магма, скопившаяся в очаге, находится тоже под давлением и чем толще участок литосферной плиты над местом извержения, тем мощнее будет грядущий катаклизм. В отличие от газировки, газы, выделяемые при извержении, горючие и легко воспламеняются, что ведет к взрыву. Иногда сила взрыва бывает настолько велика, что на месте выброса формируется воронка, которая позже заполняется и становится новым вулканом.

Если литосферная плита оказывается не слишком прочной, магма без труда выходит наружу и начинает плавно течь. Это напоминает тесто, которое перестояло и начинает вываливаться и старое. Если у магмы недостаточно энергии, чтобы выбраться наружу, она застывает в недрах, так и не закончив процесс. Если же дегазация завершается, и магма попадает на поверхность, она формирует лаву, пепел, газы, куски горных пород и прочее, когда давление приходит в норму, извержение завершается, жерло закупоривается застывшей лавой, и вулкан впадает в спячку. Невозможно предсказать, в какой момент произойдет очередное нарастание давления и когда произойдет неконтролируемый природный катаклизм.

Все вулканы извергаются по-разному иногда они как будто бы взрываются, а бывает лава просто вытекает. Тип извержения зависит от состава лавы, если она густая и содержит много газов, то извержение носит взрывной характер, если лава более жидкая и в ней мало газов, она растекается на поверхности.

1.5. Классификация вулканов

Всего на нашей планете приблизительно 1500 вулканов, около 600 из них действующих. Большинство из них находятся на границах литосферных плит, например, в зоне тихоокеанского огненного кольца.

Все вулканы можно поделить на следующие виды.

По местонахождению – наземные, подледниковые, подводные

Подледниковые – вулканы, это те, которые располагаются под ледниковым щитом. Когда извергает такой вулкан, ледовый щит тает и лава, которая находится на вершине, стекает вниз, таким образом, выравнивается поверхность и образуется плоская вершина. Например, исландский подледниковый вулкан – Коричневый утес, в Антарктиде. 

Подводные вулканы (гейзеры) – это те, которые извергаются на дне океана, разрушая дно и убивают существующие вокруг виды, над ними могут возникнуть волны, приходящие к берегу как разрушительные цунами. Например, молодой вулкан – Лоихи, находящийся на дне Тихого океана к юго-востоку от большого острова.

По форме – щитовые и конические, трещинные и центральные.

Вулканы появляются по-разному. Оказывается, это зависит, как появляется и с какой скоростью остывает лава.

Щитовидный – вид вулкана, названный так из-за низкого профиля в виде щита. Образуется такой вулкан из – за извержения очень текучей лавы. Повторяющиеся извержения приводят к постоянному накоплению широких слоев лавы. Т.к. лава очень жидкая вулкан растекается на большую плошать.

Конические – наоборот же образовывается путем извержения вязкой лавы. Т.к. она остывает очень быстро, образовываются высокие горы с крутыми склонами, в виде конуса.

Трещинные – которые имеют вид трещин или ряда небольших конусов. Извержение проходит вдоль всей трещины.

Центральные – извергающиеся из центрального отверстия.

По активности – действующие, потухшие, уснувшие.

Действующие (активные) – это те, которые извергаются регулярно.

Активным, или действующим вулканом принято считать вулкан, извергавший раскаленную горную породу, пепел, газы и камни в исторический период времени. К активным вулканам в мире относится Сакурадзима находящийся в Японии, расположенный на полуострове Осуми острова Кюкю.

Потухшие – это действующие вулканы, которые ушли на покой. Но иногда потухшие вулканы могут проснуться. Они не несут никакой опасности. Признаки потухшего вулкана - это отсутствие деятельности за 10-12 лет. Очаг под такими вулканами потух, а сами они так сильно разрушены, что только исследования геологов обнаруживают следы древней вулканической активности. К таким относят вулкан Атласова, который находится в России на полуострове Камчатка.

Уснувшие (спящие) – это вулканы, которые сохранили свою форму, но не извергались на памяти человечества ни разу, они еще могут ожить. Они проявляют признаки жизни: могут куриться – из кратера идет дымок, бьют горячие источники. Чем дольше спящий вулкан находится в стадии покоя, тем он опаснее [4].

Вулкан Эльбрус на Кавказе покрыт ледниками и не извергался в течение тысячелетий. Но на его склонах есть выходы вулканических газов, а это значит, что продолжается вулканическая деятельность.

В России очень много действующих и потухших вулканов, но почти все они находятся на Курильских островах и Камчатке.

1.6. Польза вулканов для человека

Оказывается, вулканическая активность может не только разрушительно, но и положительно влиять на окружающую среду.

Если смотреть с самого начала зарождения жизни на земле, то без вулканов не появилась бы атмосфера - воздушная оболочка земли необходимая для существования жизни на земле. Именно вулканические газы создали защитный пузырь, позволяющий нам с вами дышать, а еще они сыграли, большую роль в формировании суши и океанов: ведь 400 млрд. лет назад земля была раскаленной до красна, и вся вода скрывалась под земной корой, и именно вулканы были своего рода дырами, которые позволили водяному пару конденсироваться в атмосфере, и выпадать в виде дождя, что в итоге образовало воду на земле. А без воды не могла и образоваться жизнь.

Вулканические извержения никогда не проходят бесследно. Вулканы могут оказывать влияние на климат и менять ход истории. Последствия ощущаются и в глобальных масштабах, например, из-за раскинутой в воздухе пелены пепла самолеты какое-то время не могут летать, не говоря уже о том, что становиться трудно дышать. Считается, что 70 тысяч лет назад извержение вулкана под названием Тоба сопровождалось мощнейшим выбросом вулканического пепла. Из-за этого температура на земле резко опустилась. Ученые предполагают, что после извержения Тобы на планете сократилась численность животных, а из людей в живых осталось лишь 10 тысяч человек. Именно они стали предками всех современных людей.

Благодаря вулканическому пеплу почва становился плодородной. Поэтому люди издавна живут рядом с вулканами и научились прогнозировать извержения. Так, например, в близи Неаполя - Италия находится знаменитый вулкан под названием Везувий. Почва там невероятно богатая из-за того, что 35 000 лет назад произошло извержение, ущерб был большим, но в длительной перспективе создалась плодородная почва, теперь в этой местности растут цитрусовые, оливки, виноград и помидоры.

Вулканы приносят пользу и сейчас, например, они охлаждают атмосферу.

Теплу вулканов тоже можно найти отличное применение – геотермальная электростанция, которая использует энергию, поступающую из недр земли и превращает ее тепло в пар, затем мы используем пар для преобразования в электричество.

А еще вулканический материал можно превратить в строительные блоки. Его можно смолоть, чтобы сделать цемент. При желании можно даже искать в вулканах ценные металлы вроде золота, меди, серы, алмазов [4].

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Изготовление макета «Вулкан»

Изучив литературу, мне захотелось создать макет вулкана и стать свидетелем его извержения прямо у себя дома.

Для макета нам понадобится:

1. маленькая стеклянная баночка;

2. пластилин;

3. соленое тесто.

Для того чтобы приготовить соленое тесто необходимо взять:

1. соль – 250 гр;

2. мука пшеничная – 250гр;

3. вода – 150 мл.

В глубокую миску всыпать муку, соль и вылить воду и все перемешать до однородности. Замесить тесто. Дальше в центре готового соленого теста делаем дырочку и ставим в нее стекленную баночку – это будет жерло нашего вулкана, придаем тесту конусную форму. Так же для того, чтобы тесто в процессе опыта не намокало, я его облепила пластилином, поставила макет на поднос, вот, что у меня вышло (см. рис. 1).

Макет готов, и поэтому наш вулкан можно привести в действии. Для этого мы возьмем:

1. 1 чайную ложку пищевой соды;

2. 2-3 капли любой краски;

3. 5 капель жидкости для мытья посуды (в моем случае это –Feri);

4. 1 столовую ложку лимонной кислоты развести в 100 мл. воды (проводить опыт с лимонной кислотой безопаснее, чем с уксусной).

Рис. 1. Макет вулкана

Начинаем засыпать все ингредиенты в наш вулкан по очереди: сначала соду, потом жидкость для мытья посуды и в конце резко вливаем воду с лимонным соком. Наш вулкан извергается. Опыт удался!!!

Рис. 2. Извержение вулкана

В ходе экспериментов я открыла несколько секретов:

1. Для более бурного протекания опыта вместо воды можно использовать газированную воду.

2. Для более густой и устойчивой пены надо использовать жидкие моющие средства, а не мыло.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Какое-же все-таки это интересное и красивое природное явление! Нужны ли вулканы на земле? Думаю, что да, благодаря вулканам образуются горные породы, вулканы как лифты поднимают полезные вещества со дна земной коры. Почва вокруг вулканов очень плодородная. Несмотря на опасность вулканов, их энергию можно использовать в жизнедеятельности человека: так из вулканической пыли делают удобрения, лекарства, затвердевшая лава используется как строительный материал. Работая над проектом, я ответила на все свои вопросы про вулканы, узнала очень много нового и интересного, а также смогла показать свои одноклассникам, как можно в домашних условиях сделать и увидеть извержение вулкана.

Список литературы

1. Большая книга экспериментов для школьников/Под ред. Антителы Мейяни; Пер. с ит Э.И.Мотылевой. - Москва: ЗАО "РОСМЭН-ПРЕСС", 2010. - 264 с.

2. Ефременко Н.В. Почему? Потому! Простые ответы на трудные вопросы. / Н.В. Ефременко. – Москва : Эксмо, 2015. – 240 с. – ISBN 978-5-699-72411-6.

3. Королев В.В. Почему? Потому! Простые ответы на трудные вопросы. Самые-самые / В.В. Королев. – Москва : Эксмо, 2015. – 256 с. – ISBN 978-5-699-72408-6.

4. Вулканизм и типы вулканических извержений [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://helpref.ru/referat/geology/vulkanizm (дата обращения: 12.01.2024).

5. Древние мифы о вулканах [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dzen.ru/a/X7F8lvJGbhgQ3AqX (дата обращения 23.12.2023).

6. Курсовая по геологии: «Вулканы типы, строение, продукты извержения» [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://referat.co/ref/502043/read?p=8 (дата обращения: 22.01.2024).

7. Опыты для детей [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://mebel-gu.ru/podborki/opyty- dlya-detej-vulkan-na-stole.html: 22.01.2024).