XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

О чём могут рассказать камни

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Климович А.В. 1

---

1Гимназия «Жуковка»

Борисова М.Г. 1

---

1Гимназия «Жуковка»

Работа в формате PDF

160.9 KB

I. Введение.

«Не счесть алмазов в каменных пещерах,

Не счесть жемчужин в мире полуденном…»

«Песня индийского гостя» (фрагмент оперы «Садко» Н. Римского-Корсакова) (Пр.1, мульт. № 25)   

Мне интересно всё, что связано с минералами, потому что они имеют различные «магические свойства» и каждый минерал по-своему уникален! С ними я познакомился очень давно. Когда мне было ещё только три года, мама купила книгу, которая называется «Большая иллюстрированная энциклопедия. Драгоценные камни» (см. Приложение 1, литература - 1; далее ссылки даются в сокращении - Пр. 1, лит.1 или мульт., что означает ссылку на мультимедийные источники). Первая часть книги рассказывает о наиболее известных самоцветах, а вторая часть – это большой справочник. Меня поразили ювелирные изделия английской королевы Елизаветы II и многих других известных мировых правителей, упомянутых в этой энциклопедии. И с тех пор всё, что связано с минералами, стало частью моей жизни. Поэтому выбрал их объектом проектного исследования.

Считаю, что эта тема актуальна не только для меня, но и для окружающих, потому что сейчас минералы играют важную роль в жизни людей. Из них добывают много химических веществ, которые используются в различных отраслях экономики. Драгоценные минералы используют в изготовлении украшений и как оберегающие талисманы. При этом далеко не все знают о замечательных свойствах минералов. Это стало известно из социологического опроса среди учителей и учеников «Гимназии «Жуковка», проведённого мной осенью 2025 года, в котором приняло участие 33 респондента. Анкета состояла из 7 вопросов (см. Пр.2). К моему удивлению, оказалось, что далеко не все могут ответить на предложенные вопросы (результаты анкетирования см. в Пр.3), что также подтверждает актуальность моего исследования. Оно не претендует на вклад в развитие науки. Тем не менее, работа может быть полезна в освоении жизненного пространства моими ровесниками и в расширении их научного кругозора.

Поэтому, выбрав данную тему, поставил перед собой цель: узнать как можно больше о минералах, их характеристиках с различных точек зрения и поделиться этими знаниями с наставниками и одноклассниками в школе, родными и близкими дома.

Для достижения цели осуществил решение таких задач, как:

• поиск и изучение источников информации по теме;

• анализ и обработка собранных материалов для создания реферата;

• разработка дизайна стендовой выставки-инсталляции и её оформление;

• подбор общепринятых камней-талисманов для моих наставников и одноклассников;

• создание презентации и защита данного проекта.

К данной работе приступил ещё летом 2025 года. С руководителем проекта мы составили приблизительный план работы, и уже летом я стал выполнять отдельные задания.

Методами моего исследования стали:

• наблюдение и практический поиск минералов во время поездок по городам России (сувенирная продукция в виде образцов минералов);

• анкетирование и обработка материалов социологического опроса;

• экскурсионная программа (см. Заключение);

• теоретический анализ;

• коллекционирование.

Научно-теоретическая часть работы оказалась для меня сложной, т.к. такие предметы, как химия и физика в 5 классе ещё не изучаются. Поэтому обратился за консультацией к учителю химии. Но, даже столкнувшись с трудностями в понимании отдельных характеристик минералов, зафиксировал их, чтобы в будущем можно было воспользоваться этим материалом и поделиться им с теми, кто заинтересуется.

В данной работе использована доступная для понимания пятиклассника литература, список которой дается в Приложении №1, а также мультимедийная информация. К изучению специальной научной литературы планирую приступить позже, так как считаю, что мое дальнейшее самообразование и, возможно, профессиональная деятельность будут связаны с минералогией.

II. Основная часть. О чём могут рассказать камни.

1. Что такое минералы?

Часто, упоминая знакомые нам слова, мы не задумываемся о том, что их смысловое значение значительно шире, чем кажется на первый взгляд. Поэтому одним из первых моих шагов в данном исследовании стало определение сути терминов.

Минералы – это природные твердые вещества, которые формируются без участия живых организмов в глубинах нашей планеты. Хотя существуют и синтетические минералы, созданные человеком. Минералы в природе образуются естественным образом, в результате сложных геологических процессов. Минералы формируются, когда жидкие или газообразные вещества под землей остывают и твердеют.

Кристаллы – это все те же упомянутые выше минералы, но обладающие четкой и предельно упорядоченной структурой. Атомы в них образуют повторяющиеся узоры, также известные как кристаллическая решетка (Пр.1, мульт. № 1). Благодаря такой структуре, кристаллы имеют острые грани и симметричные формы, которые нам так нравятся.

Драгоценные камни – это самые красивые кристаллы. Они дополнительно полируются до максимального блеска так, чтобы их можно было использовать в ювелирных изделиях. Но бывают и исключения. Например, жемчуг считается драгоценным камнем, но при этом не является минералом, который образуется в глубинах планеты. Жемчуг формируется при помощи белка конхиолина внутри раковин некоторых видов моллюсков. Но стоит упомянуть, что в состав жемчуга все же входит минерал арагонит.

Таким образом, получается, что минералы – это природные вещества с определенной химической структурой, кристаллы – это минералы с упорядоченной формой, а драгоценные камни – редкие минералы или кристаллы, которые обрабатывают для использования в украшениях. Все три термина относятся к минералам, которые часто называют просто камнями, добавляя к ним относительные прилагательные.

На май 2025 года Международной минералогической ассоциацией (IMA) официально признано 6145 видов минералов (Пр.1, мульт. № 2). В последние годы этот список пополняется новыми наименованиями. Минералы относятся к полезным ископаемым, причём к исчерпаемым, т.е. они заканчиваются. И в будущем, когда это позволят космические исследования, минералы будут добываться на других планетах Солнечной системы.

Основные минералы на планетах (Пр.1, мульт. № 4):

Земля. Самая богатая минералами планета (более 6000 видов).

Марс. Гематит (кровавик), яшма, гранат, алмаз, сульфаты.

Меркурий.Железо-магниевые силикаты, высокая доля металлов.

Венера. Вулканические породы, базальты, силикаты.

Астероиды (между Марсом и Юпитером). Водосодержащие минералы. 

Луна (спутник Земли). Анортозиты, базальты, пироксены, лунный камень.

2. Происхождение минералов.

Минералы образуются в результате:

- геологических процессов, таких, как кристаллизация под воздействием высоких температур и давления в недрах Земли;

- вулканической активности, при которой магма застывает и формирует кристаллы;

- метаморфизма, при котором горные породы преобразуются под действием тепла и давления (Пр.1, мульт. № 3).

Магматическое происхождение. Кристаллы формируются из расплавленной магмы, когда она постепенно остывает в глубине Земли. Магма – это раскалённая, расплавленная масса, которая находится под поверхностью Земли в земной коре или верхней мантии. В застывающих участках магмы, насыщенных газами и жидкостями, могут вырастать крупные кристаллы драгоценных камней, таких как топазы, изумруды и аметисты. Алмазы образуются на большой глубине при высоком давлении и затем выносятся на поверхность во время мощных вулканических извержений по так называемым «трубкам взрыва» (Пр.1, мульт. № 23).

Метаморфическое происхождение. Метаморфическое происхождение минералов – это процесс образования метаморфических (видоизменённых) горных пород, которые возникают в толще земной коры под воздействием высоких температур, большого давления и различных газовых и водных растворов. Когда горные породы перемещаются глубоко под землю из-за тектонических движений, они подвергаются воздействию высоких температур и давления. Это приводит к изменению их химической структуры и образованию новых минералов. Например, известняк может превратиться в мрамор. На экскурсии в «Галерее самоцветов» нам рассказывали, что камни поглощают друга друга, из одной породы может появиться другая. Контакт с магматическими породами также вызывает метаморфизм, при котором горячие водные растворы (часто с газами), циркулирующие в земной коре при высоких температурах и давлениях из магмы, могут менять химический состав окружающих пород, создавая драгоценные камни. К таким камням относятся рубины, сапфиры и гранаты.

Осадочное происхождение. Некоторые драгоценные камни образуются в результате оседания растворенных веществ в воде. Воды, проходящие через почву и горные породы, вымывают элементы, которые затем могут оседать и создавать минералы в полостях. Например, из кремниевых вод образуются опалы.

Органическое происхождение. Примерами органического происхождения является гагат (разновидность угля).

Метеоритное происхождение. Метеоритное происхождениеминералов связано с формированием вещества в космосе (в недрах астероидов, комет или досолнечных звезд) при экстремальных давлениях и температурах. Основу составляют силикаты (оливин, пироксен) и никелистое железо (камасит, тэнит). Также встречаются уникальные, редкие на Земле минералы: троилит, лавренсит, меррилит, муассанит и ударные алмазы (лонсдейлит).

3. Классификация минералов.

Классификация минералов – это система их упорядочивания по разным признакам. Общепринятой является кристаллохимическая классификация (по химическому составу) (Пр.1, мульт. № 5).

Минералы можно классифицировать по следующим критериям:

1) По происхождению:

• магматические: кварц, полевые шпаты;

осадочные: соли, гипс, каменный уголь, опал;

• метаморфические: мрамор, кварцит.

2. По распространенности:

• породообразующие: кварц, полевые шпаты, слюды;

• акцессорные (присутствуют в малых количествах): циркон.

3) По физическим свойствам:

• по массе: легкие, средние, тяжелые;

• по цвету и блеску: металлический (пирит), стеклянный (кварц);

• по прочности/твердости: (шкала Мооса): от 1 (тальк) до 10 (алмаз).

По результатам исследования, основной характеристикой свойств минералов считаю шкалу Мооса (Пр.1, мульт. № 6). Автор шкалы – Фридрих Моос (немецкий минералог и геолог 18-19 веков) разработал ее в 1811 году. Твердость по этой шкале является одним из важных параметров, влияющих на стоимость минералов. С таблицей твердости по этой шкале можно ознакомиться в Пр.4.

4. Способы поиска, обнаружения и добычи минералов.

Добыча полезных ископаемых – это процесс извлечения минералов из недр земли различными способами, такими, как подземная добыча, открытая добыча, добыча россыпями и добыча растворением (Пр.1, мульт. № 7). Этот процесс включает в себя извлечение полезных ископаемых из рудных тел с последующим их разделением и переработкой.

Существует два основных способа добычи:

- открытый способ (карьер) используется, когда минералы залегают близко к поверхности (экскаваторы снимают верхний слой земли и добывают такие породы, как песок, глину, известняк);

- подземный способ (шахта) используется, когда минералы находятся глубоко под землёй (рабочие спускаются в шахту на лифте (клети) и добывают, например, уголь и железную руду с помощью специальных машин).

5. Обработка и подготовка минералов к использованию.

После добычи минералы проходят несколько этапов обработки (Пр.1, мульт. № 8):

6. Использование минералов.

Минералы применяют (Пр.1, мульт. № 9):

• в металлургии, для получения сплавов;

• в радиоэлектронике, электротехнике, ракетостроении, оптике, химической промышленности, медицине;

• в высоких технологиях, лазерах, микропроцессорах;

• в ювелирном деле: поделочные и драгоценные камни, самородные драгоценные металлы используются для производства предметов искусства, украшения интерьера;

• в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве;

• для получения разнообразных соединений и продуктов: красок, удобрений, керамики, строительных материалов, стекла, абразивов, огнеупоров и многих других;

• в косметике;

• в литотерапии (для тех, кто в неё верит) – лечение минералами путём их ношения, прикладывания, вступления в астральные контакты, с заключёнными в камнях и кристаллах сверхъестественными энергиями и магическими силами.

Ниже, в таблице, представлено, где используют различные группы минералов (Пр.1, мульт. № 10).

Примеры использования промышленных минералов:

• для химии и пиротехники: киноварь, целестин, сера, галит, кальцит, бура, ангидрит;

• для удобрений: сильвин, сера, чилийская селитра, карналлит, гипс, апатит;

• для оптики: флюорит, диоптаз, кварц;

• для керамики, стекла и фарфора: флюорит, каолинит, криолит, касситерит, целестин, кианит.

В Пр.5 представлена таблица использования конкретных минералов.

Минералы, важные для здоровья человека (Пр.1, мульт. № 11):

Кальций (Ca), Магний (Mg), Калий (K), Фосфор (P), Железо (Fe), Цинк (Zn), Йод (I), Медь (Cu), Марганец (Mn), Натрий (Na). Эти минералы присутствуют в минимальных количествах в различных продуктах питания, потребляемых человеком. При правильном разнообразном питании можно обеспечить поступление в организм необходимых минеральных элементов.

Интересный факт: за всю жизнь обычный человек использует минерального сырья в различных целях и видах столько, сколько помещается в 25 железнодорожных вагонах! (Пр.1, мульт. № 12)

7. Минералы в искусстве.

Минералы – это природные «краски» Земли, которые художники и мастера используют уже тысячи лет при создании прекрасных произведений искусства.

1) Минеральные краски (пигменты). Ещё древние люди первыми поняли, что минералы дают разные цвета и начали использовать их для изображений на стенах пещер и скалах. С зарождением цивилизаций из минералов стали изготавливать краски (см. Пр. 6).

Интересный факт: в средние века лазурит привозили в Европу из далёкого Афганистана, поэтому синие краски были очень дорогими. Их использовали только для акцентирования важных деталей – например, для изображения одеяния Девы Марии на иконах.

2) Камнерезное искусство и мозаика. Русские мастера с давних времён славились умением работать с цветными минералами (Пр.1, мульт. № 13):

- малахит – зелёный камень с красивыми узорами; из него сделаны знаменитые вазы в Эрмитаже и колонны в Исаакиевском соборе Санкт-Петербурга;

- яшма – плотный камень разных цветов (красный, зелёный, коричневый) использовали для создания ваз, шкатулок, украшений и интерьеров;

- лазурит – ярко-синий камень с золотистыми вкраплениями украшал дворцы.

Для мозаики использовали кусочки натуральных камней или «смальту» — специальное цветное стекло, окрашенное минеральными порошками.

3) Ювелирное искусство. Драгоценные и полудрагоценные камни – это тоже минералы:

- алмаз, рубин, изумруд, сапфир – самые ценные, так как их добыча сложна и ее объем относительно небольшой;

- бирюза, аметист, горный хрусталь, яшма – «поделочные камни», из которых делают красивые украшения и сувениры, существенно дешевле драгоценных камней.

4) Живопись. Минералы в живописи – это не просто красящие вещества, а материал, несущий глубокую духовную и художественную традицию, связывающую современность с многовековым наследием мирового искусства (Пр.1, мульт. № 14).

Список полотен известных мастеров, которые украшают лучшие музеи мира и на которых драгоценные камни и ювелирные украшения играют центральную роль или вынесены в название, представлен в Пр. 7.

8. Минералы в литературе

Минералы (драгоценные камни, руды) часто становятся образами-метафорами в литературе, символизируя богатство, магическую силу или испытание. Например, в таких произведениях, как «Малахитовая шкатулка» П. Бажова (малахит) и «Гранатный браслет» А. Куприна (гранат), камни используются в названиях книг, характеризуют героев и определяют их судьбу. (Пр.1, мульт. № 21). В Пр.8 дан список произведений для взрослой аудитории, где минералы фигурируют в названиях или сюжете. Составить его помогли мои родители и руководитель проекта.

Мне и моим сверстникам хорошо известна книга «Волшебник изумрудного города» (А. Волков), где камни играют роль магического барьера и элемента декора.

9. Уникальные камни.

Моё увлечение минералами выражается в самых разных формах. Но, работая над проектом, понял, что в минералогии важную роль играет систематизация (примеры этого мы видели выше). Поэтому решил выделить ТОП-5 уникальных камней, которые могут быть интересны читателям этого реферата. Самостоятельно определив критерии рейтинга, получил список, который приводится в Пр.9.

III. Заключение

«Драгоценный камень нельзя отполировать без трения. Также и человек не может стать успешнее без достаточного количества трудных попыток».

Конфуций. «Лунь Юй. Суждения и беседы»

(Пр.1, мульт. № 20)   

Данная учебно-исследовательская работа осуществлена в рамках проектной деятельности «Гимназии «Жуковка». Как упоминалось во Введении, научно-теоретическая часть мне пока не до конца понятна с позиций химии. Но без этих характеристик, которые станут более понятными мне в будущем, обойтись нельзя. Эпиграф к Заключению как нельзя лучше характеризует мою работу и, думаю, работы моих одноклассников, т.к. это наши первые серьёзные проекты.

Тема выбрана, так как я считаю, что она актуальна не только с позиции информации (помогает расширить мировоззрение моё и моих сверстников), но и в глобальных аспектах. Как показано в Основной части реферата, минералы играют важную роль во всех сферах деятельности людей, включая бытовую. Жизнь в современном мире характеризуется экологическими проблемами, многие из которых связаны с переходом общества на потребительскую стадию развития. Это становится проблемой с точки зрения добычи и потребления природного сырья, которое, к сожалению, является исчерпаемым. Минералы не являются исключением. Тем не менее, научные исследования, в том числе Космоса, могут в будущем решить часть этих проблем. Поэтому считаю, что любому школьнику нужно уже сейчас задумываться о будущем нашей планеты. Кроме того, информация, собранная и обработанная мною, может быть полезна и в профориентации, т.к. помогает составить представление о профессиях, связанных с минералогией.

В процессе работы над проектом осуществлены различные виды деятельности:

- увеличение количестваколлекционных минералов и систематизация их для демонстрации коллекции, которую собираю с детства;

- экскурсия в Государственный геологический музей имени В. И. Вернадского, посещение постоянной экспозиции и выставки «Минерал и коллекционер»;

- посещение выставки «Очарование красоты. Из истории ювелирных украшений в России» (Государственный исторический музей);

- экскурсия и мастер-класс в «Галерее Самоцветов»;

- посещение выставки минералов в интерактивном этнопарке «Моя Россия» (Роза Хутор в Сочи);

- найдены и изучены источники, на их основе написан данный реферат;

- оформлена стендовая выставка-инсталляция с одноименным проекту названием;

- создана мультимедийная презентация для защиты проекта;

- подобраны (из популярных гороскопов) камни-талисманы для моих наставников и одноклассников.

Всё вышеперечисленное позволяет сделать выводы по поставленному вопросу – о чём могут рассказать камни:

- о происхождении и разнообразии;

- о способах поиска, добычи и обработки;

- об использовании;

- о роли в науке, искусстве, жизни людей.

И, конечно, о том, как загадочна и прекрасна, разнообразна и богата наша планета. А также о том, что каждому человеку нужно заботливо относиться к её дарам, и беречь Землю в прямом и переносном смыслах!

IV. Приложения:

1) Использованные источники:

Литература

1. Большая иллюстрированная энциклопедия «Драгоценные камни». Вильнюс: UAB “BESTIARY”, 2014

2. Камни и минералы. «Дорлинг Киндерсли Лимитед», Лондон, 1997

3. Лоранс Дени. Мир камней и минералов. Перевод, издание на русском языке ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2024 Machaon

4. Мария Чернышова. Камням есть что рассказать. М. «Крылья», 2024

5. Орлова Н.Г. Драгоценные камни и минералы. М. АСТ, 2024

6. Энциклопедия для детей «Камни Мира: самые красивые и знаменитые». М. Аванта+, 2001

7. Энциклопедия с развивающими заданиями «Минералы и другие драгоценные камни». М. СИИМБАТ, 2021

Мультимедийные

2. 1. 1. 1. https://cleverrussia.ru/chem-otlichajutsja-mineraly-kristally-i-dragocennye-kamni/

         2. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_minerals_recognized_by_the_International_Mineralogical_Association

         3. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D1%80%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%BC

         4. https://biju-butik.ru/mineraly_planet

         5. https://znanierussia.ru/articles/%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB

         6. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B0_%D0%9C%D0%BE%D0%BE%D1%81%D0%B0

         7. https://dekree.ru/publikaczii/sposoby-i-tehnologii-dobychi-poleznyh-iskopaemyh/

         8. https://www.flyability.com/blog/mineral-processing

         9. https://www.kp.ru/edu/shkola/poleznye-iskopaemye/

         10. https://www.yaklass.ru/p/okruzhayushchij-mir/3-klass/metody-izucheniia-prirody-raznoobrazie-veshchestv-v-okruzhaiushchem-mire-7427582/gornye-porody-i-mineraly-poleznye-iskopaemye-287309/re-9175a7ec-ca36-424b-ad56-f5194a2a6956

         11. https://vitus.by

         12. https://fmm.ru/

         13. https://stonecarvers.ru/

         14. https://icon.spbda.ru/2017/01/16/viktor-slyotov-mineralnye-pigmenty-v/

         15. https://kronostime.ru/blog/samye-dorogie-dragotsennye-kamni/

         16. https://uvelirnoedelo.ru/redkij-mineral-kiavtuit/

         17. https://ria.ru/20250720/alros-2030235255.html

         18. https://www.techinsider.ru/science/1555889-kitay-obnaruzhil-na-lune-novyy-mineral-i-kolossalnye-zapasy-fantasticheski-dorogogo-termoyadernogo-topliva/?utm_source=google.com&utm_medium=organic&utm_campaign=google.com&utm_referrer=google.com

         19. https://jewellerymag.ru/gems/semi-precious/tourmaline-paraiba/

         20. https://4brain.ru/blog/lessons-of-wisdom-from-confucius/

         21. https://www.livelib.ru/selection/755218-v-nazvanii-knigi-dolzhen-byt-kamen

         22. https://mgc-labs.ru/publication/chem-otlichaetsya-poroda-ot-minerala/

         23. https://onegeology.org/extra/kids/russian/rocks_and_minerals.html

         24. https://www.alltime.ru/blog/?page=post&blog=watchblog&post_id=ukrasheniya-s-poloten-velikikh-khudozhnikov

         25. https://notarhiv.ru/ruskomp/rimskiy-korsakov/stranizi/pesnyaindiyskogo.html

2) Анкета-опросник в рамках учебно-исследовательского проекта

ученика 5 «А класса» Климовича Александра

Уважаемые респонденты!

Прошу вас ответить на предложенные вопросы. Это поможет в работе с моим проектом, посвященным изучению камней и минералов.

Благодарю за участие в подготовке моего проекта!

«Гимназия «Жуковка»

Октябрь 2025

3) Результаты анкетирования

Если на первые три вопроса получен достаточно высокий процент верных ответов, то остальные, к моему удивлению, стали показателем того, что далеко не все респонденты осведомлены в минералогии. Самые большие затруднения вызвал вопрос: «Какой минерал боятся змеи?». Всего лишь 15% респондентов ответили верно. Также вызвало удивление, что самым популярным камнем у респондентов оказался изумруд, а не алмаз, как я ожидал. При этом, практически все, правильно указали алмаз, как самый твердый минерал, который используется для резки стекла.

По результатам анкетирования смог определить Топ-5 известных респондентам камней:

1 – 25 респондентов – изумруд;

2 – 23 – рубин,

3 – 21 – алмаз,

4 – 19 – сапфир,

5 – 6 – аметист.

4) Таблица твердости по шкале Мооса

5) Таблица использования конкретных минералов

6) Минеральные краски (пигменты)