VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Волшебник Изумрудного города

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Маннанова Д.Э. 1Дульцева М.А. 2

---

1МОБУ лицей с. Булгаково Научно-исследовательская работа Краеведение «Волшебник Изумрудного города» Выполнили: Маннанова Дарья Эдуардовна Дульцева Мария Антоновна учащиеся 4 а класса МОБУ лицей села Булгаково МР Уфимский район Республики Башкортостан

2МОБУ лицей села Булгаково муниципального района Уфимский район Республики Башкортостан.

Иванова И.А. 1

---

1МОБУ лицей села Булгаково муниципального района Уфимский район Республики Башкортостан.

Работа в формате PDF

3.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность: «Волшебник Изумрудного города» - услышав данную фразу большинство из Вас вспомнят сказочную повесть Александра Волкова про девочку Элли и ее песика Тотошку.

А для меня эти слова означают нечто другое… Перед глазами всплывает образ моего прадеда Золотухина Филиппа Феофантьевича –старшего инженера геологического отдела, главного геолога Малышевского подземного рудника. Именно того месторождения, где добывали берилл и изумруды в Советские годы. Мой прадед всю жизнь проработал на руднике, руководил добычей изумрудов, посвятил свою жизнь изучению изумруда и сопутствующих минералов, написал кандидатскую работу, которая хранится в Государственном архиве Свердловской области.

Мой дедушка Ханиф тоже работал на этом месторождении и добывал изумруды. А папа был рожден в поселке имени Малышева, и провел свое детство играя на больших грудах камней, оставшихся после добычи самоцветов.

Многое связывает нашу семью с изумрудами. Я с детства чувствовала тягу к различным камням, но изумруд притягивает меня по-особенному, завораживая изнутри.

Я решила узнать больше об изумруде – камне, который так много значит для нашей семьи. И мы с моей подругой Марией занялись этой темой, а результаты исследования представили в данной работе.

Цель исследования: разработать способы выращивания кристаллов изумруда.

Объект исследования: Драгоценные камни

Предмет: Изумруд

Гипотеза: 1) изумруд может обладать необычными свойствами;

2) человек может вырастить искусственный изумруд в домашних условиях.

Задачи исследования:

- изучить литературу и Интернет-ресурсы,

-получить из государственного архива Свердловской области данные о Золотухине Филиппе Феофантьевиче,

- посетить Национальный музей Республики Башкортостан,

- провести беседу с Маннановым Ханифом Кагировичем,

- посетить Геологический музей г. Уфа,

-провести опыт по выращиванию кристалла искусственного изумруда.

Методы исследования:

- анализ,

- беседа,

- наблюдение,

- эксперимент.

Теоретическая значимость: Полученные результаты расширяют представления о значении изумрудов в жизни человека.

Практическая значимость: Исследовательская работа содержит практические рекомендации, которые могут быть полезны при выборе изумрудов и выращивании кристаллов в домашних условиях.

Новизна: Установили, что изумруды в домашних условиях вырастить невозможно.

I. Изумруд в природе

Изумруд, история и месторождения

Изумруд (устар. смарагд) - минерал, драгоценный камень берилловой группы. Слово «изумруд» (изначально изумрутъ) происходит от семитского корня, заимствованного в русский через турецкий и персидский языки. Согласно классификации Ферсмана¹ изумруд относится к самоцветным камням первого порядка².

Главными критериями качества изумруда являются его цвет, и затем -прозрачность. Идеальный изумруд - прозрачный камень равномерно распределённого насыщенного цвета. Крупные бездефектные изумруды густого тона весом от 5 карат ценятся дороже алмазов.

Изумруд - это драгоценный камень высокого класса, юридически в России изумруд - валютная ценность. Изумруды высоко ценились древними культурами, и жители Вавилона торговали ими ещё в 4000 году до н. э. Знаменитые изумрудные копи Клеопатры находились в окрестностях Асуана (Египет). Изумруды также ценились и правителями Индии.

В период с середины XIX и начала XX столетия императорская Россия славилась уральскими Малышевскими изумрудами, которые имели яркий травянистый оттенок. Свое название камни получили благодаря одноименному месторождению.

Считается, что первым, кто нашел уральские копи, стал смолокур³ по имени Максим Кожевников. Этот человек выкорчевал дерево с корнями и обнаружил в земле под камни с зеленым окрасом. Результат экспертизы показал, что смолокур нашел изумруды в Малышевском руднике.

1.2. Малышевские изумруды и месторождение

Малышевские изумруды отличаются следующими свойствами:

- им присуща высокая твердость - около 8 единиц, согласно шкале Мооса⁴;

- у них довольно крупные размеры;

- имеют характерный травянистый зеленый цвет.

Твердость и прочие характеристики камней являются неизменными, то есть присущи камням как высокого, так и низкого качества. Вся соль кроется в оттенке и прозрачности изумруда. В том случае, когда кристалл прозрачный и имеет ярко-зеленый окрас, его стоимость подскакивает до максимальной точки.

Месторождение открыли по следующим причинам:

- оно является отличным местом для добычи бериллиевой руды;

- чрезвычайно богато изумрудами;

- также отличается залежами рубидия и других ценных металлов.

В тридцатые годы в СССР больше беспокоились о безопасности, чем о красоте. Поэтому довольно долгий период времени советские власти отставили добычу Малышевских изумрудов на второй план и сосредоточили все внимание на добыче бериллиевых руд. С тех пор рудник всецело был посвящен поиску бериллиевой руды, так как этого требовали нужды страны. Бериллиевую руду использовали в оборонной промышленности и многих других отраслях.

На тот момент никому и в голову не пришла мысль о разработке месторождения для проведения добычи, как руды, так и драгоценных камней. Динамит, использовавшийся в процессе добычи бериллиевых руд, разбивал вдребезги изумруды или становился причиной многочисленных трещин на дорогих и редких камнях.

Первоначально на месторождении работало не более 100 шахтеров. Позднее было объявлено о наборе большего количества персонала, со временем штат значительно расширился. Рудник стал рабочим местом для 600 рабочих различного профиля.

Мы обратились в государственный архив Свердловской области, чтобы получить данные о моем прадеде Золотухине Филиппе Феофантьевиче.

Вот, что мы выяснили, Золотухин Филипп Феофантьевич более 46 лет работал на ОАО «Малышевское рудоуправление»: ст. инженер геологического отдела, главный геолог Малышевского карьера, главный геолог Малышевского подземного рудника, руководитель камерально-тематической группы геолого-маркшейдерского⁵ отдела. Родился он 11.10.1930, в с.Камкай Оловяннинского района Читинской области, окончил Иркутский горно-металлургический институт в 1953 году по специальности горный инженер-геолог, в 1967 защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Награжден медалями, знаком «Шахтерская Слава» II и III степени.

За время работы мой прадед Филипп внедрил в производство полтора десятка ценных рационализаторских предложений. Он разработал раздельный способ добычи и переработки изумрудоносных слюдитовых и бериллоносных руд. Внедрение разработок способствовало повышению извлечения изумрудной продукции при переработке слюдитовых руд и снижению затрат при проведении детальной разведки. Имел 3 авторских свидетельства на изобретения. Автор 6 печатных работ.

В 2001 году фамилия Золотухина Ф.Ф. внесена в областную энциклопедию «Инженеры Урала», а в 2003 году в энциклопедию «Геологи России». В 2004 году он утвержден экспертом научно-технической сферы Министерства атомной промышленности РФ, ему присвоено звание «Почетный гражданин муниципального образования р. п. Малышева». (Приложение 1).

Также мой дед Маннанов Ханиф Кагирович работал в шахте Малышевского подземного рудника и имел 4 разряд проходчика.

Руду продолжали добывать до распада Советского Союза, после чего рудник был закрыт, а шахтеры распущены по домам. В настоящее время шахта возобновила свою работу.

Способы добычи изумрудов и область применения

Чтобы выяснить как добывают изумруды, мы обратились к моему деду Ханифу и задали ему ряд вопросов.

Дедушка рассказал, что в зависимости от глубины залегания изумруды добывают открытым (Приложение 2) или шахтным способом (Приложение 3).

Если месторождение изумрудов располагается близко к поверхности земли, самоцветы добывают открытым способом. Для этого вручную либо бульдозером вырывается карьер, срезаются верхние слои почвы и при обнаружении драгоценного минерала крупные куски горных пород достают на поверхность земли, извлекают из них самоцветы.

Помимо открытого метода, добыча изумрудов ведется шахтным способом, именно так и добывали изумруды мой прадед Филипп и дед Ханиф.

В мелких шахтах используют простые орудия труда, маломощную взрывчатку.

В шахтах, где добывают изумруды, процесс работы подразделен на несколько важных этапов.

Сначала горную породу изучают визуально. При обнаружении зеленых кристаллов на поверхности, их извлекают с помощью специальных приспособлений вручную. Затем в горной породе пробивают полость - шпур, в которую закладывают взрывчатку. Для этих целей используют щадящие взрывчатые вещества, чтобы по минимуму расколоть драгоценные камни.

Осколки горных пород, образованные после взрыва, загружают в вагонетку и отправляют ее на поверхность земли.

В течение 48 часов сырье высушивают, после чего отправляют к геммологу⁶, для сортировки. Геммолог, отвечающий за переработку сырья, распиливает и дробит самоцветы по направлению трещин, сколов.

Минералы попадают на мойку, где с них смывают глину, наслоения грязи и пыли.

На последнем этапе полученные камни еще раз сортируют, отбирая ценные образы «ювелирного качества».

Изумруды используют преимущественно в ювелирном деле. У камня особые свойства потому популярна изумрудная огранка и форма кабошона⁷. В ювелирном деле больше ценится минерал глубокого зеленого цвета. (Приложение 4).

Удивительная красота изумруда вдохновляет мастеров-ювелиров на создание настоящих шедевров. Одно из самых дорогих украшений в мире -тиара с изумрудами и бриллиантами. Его стоимость составляет почти 13 миллионов долларов.

Свойства природного изумруда

Изумруд является прозрачной разновидностью берилла, окрашенной в травянисто-зелёный цвет оксидом хрома или оксидом ванадия, иногда с примесью оксида железа. То, что изумруд имеет тот же химический состав, что и берилл, в 1790-х годах доказал французский химик Луи Воклен, изучавший хром и хромосодержащие породы. В XX веке было обнаружено, что изумруды чаще содержат примеси ванадия, чем хрома (Приложение 5).

Кристаллы удлиненной формы и зачастую имеют трещинки или прожилки. Кроме того, в кристаллах обычно есть точечные включения других минералов.

Физические свойства изумруда характеризует стеклянный блеск и высокая твердость (от 7,5 до 8 по шкале Мооса). Однако, данный минерал отличается хрупкостью - его стоит беречь от ударов и сколов. Плотность - 2,8 г/ см.³ (Приложение 6).

Цена камня изумруда зависит от его характеристик (яркость цвета, чистота, размер, отсутствие дефектов), происхождения и наличия огранки.

Главные показатели - это яркость и насыщенность цвета, а также - масса, с увеличением которой стоимость экземпляра стремительно растет.

1.5. Литотерапия изумрудом

Литотерапия⁸ подразумевает главным образом не химическое, а энергетическое воздействие камня на организм человека.

Способность камней влиять на человека используется с древних времен.

Методы литотерапии уже тысячи лет успешно применяются в разных странах. В настоящее время проводятся научные исследования и изучается благотворное влиянии камней на человека. В последнее время литотерапию всё чаще называют медициной XXI века.

Издавна изумруды признаны лекарями глазных болезней. Зеленый цвет изумруда не только снимает напряжение с глаз, но и успокаивает нервную систему. С медицинской точки зрения, изумруд как амулет поддерживает хорошее самочувствие, помогает при болезнях желудка и печени, избавляет от бессонницы, способствует долголетию.

Применяемый как лечебное средство изумруд:

- укрепляет зрение (если устали глаза, нужно положить на веки два камня);

- при болезнях глаз накладывают на глаза компрессы с изумрудной водой и регулярно пьют воду, настоянную на изумруде;

- лечит сердце, почки, легкие, печень;

- восстанавливает центральную нервную систему, повышает работоспособность, помогает при бессоннице;

- способствует нормализации обменных процессов;

- снимает воспаление при камнях в почках, мочевом пузыре и мочевыводящих путях;

- заживляет ожоги;

- снижает кровяное давление;

- помогает лечению псориаза.

Изумруд, обладая большой положительной энергией Ци, нейтрализующей отрицательные заряды, способствует укреплению здоровья и долголетия.

1.6. Искусственный изумруд

Изумруд может быть натуральным или синтетическим. У искусственного камня меньшая плотность и показатели преломления, цвет насыщенный и голубовато-зеленый. Современные технологии позволяют изготавливать экземпляры качественнее натуральных самоцветов и идентичного цвета, но их стоимость все равно в десятки раз меньше.

Искусственный изумруд получают путем синтеза или кристаллизации, используя натуральное сырье к затравке из природного берилла или изумруда. Отличить натуральный изумруд от других представителей берилловой группы и подделки можно с помощью лупы, цветового фильтра и рефрактометра⁹.

Искусственный изумруд по химическому составу и физическим свойствам он мало чем отличается от натурального, но стоит гораздо дешевле. Определить искусную подделку на вид бывает под силу только специалисту, особенно, если речь идет о разнице между натуральным камнем и искусственно выращенным. Последний хорошо смотрится в ювелирном украшении, но стоить он должен гораздо меньше, чем природный экземпляр.

Натуральные образцы чаще имеют небольшие дефекты в виде трещинок и прожилок, а синтетические - в виде пузырьков или трубчатых включений.

Крупнейшим производителем изумрудов в мире на основе воды является компания Таирус - совместное предприятие России и Таиланда.

II.Опытно-экспериментальная работа

Мы провели опытно-экспериментальную работу.

Первое, что мы сделали - это посетили Национальный музей РБ и музей геологии и полезных ископаемых РБ. (Приложение 7).

В Национальном музее РБ представлено множество камней, но интересующих нас изумруда и берилла мы не встретили.

А вот в музее геологии и полезных ископаемых РБ на витрине среди ювелирных камней мы обнаружили кристалл берилла в слюдите с Малышевского месторождения Свердловской области (Приложение 8). Директор музея Зорина Татьяна Владимировна рассказала нам о том, что изумруд представляет не только ювелирную ценность, но и используется в качестве энергетического целителя организма и способствует продлению жизни человека. Поэтому мы решили раскрыть этот вопрос в теоретической части работы.

Далее мы взяли кулон с изумрудом и провели с ним ряд экспериментов:

- понюхали камень и обнаружили, что изумруд не имеет запаха;

- определили, что цвет камня светло-зеленый;

- попробовали поцарапать ногтем и определили, что изумруд действительно твердый;

- положили изделие в стакан с водой, поняли, что изумруд в воде не растворяется;

- кроме того определили, что изумруд имеет плотность выше воды, поскольку он пошел на дно.

Далее наша опытная работа заключалась в выращивании кристалла в домашних условиях. Мы решили сделать это 3 способами:

1) из соли;

2) из сахара;

3) из набора для выращивания.

Из соли (Приложение 9).

В домашних условиях вырастить изумруды непросто. Это относится к синтетическим видам - полностью идентичным природным по структуре и составу. Однако можно их сымитировать, например, с помощью обычной поваренной соли.

Мы наполнили емкость горячей водой (80-90 ℃). Добавили зеленку из аптеки. Поставили банку на водяную баню, всыпали, помешивая, 1кг соли. Варили на водяной бане 2 часа. Когда соль перестала растворяться выключили огонь. Через 10-15 минут раствор процедили в другую емкость. Из осадка выбрали крупное зерно, аккуратно приклеили его к нитке с иголкой. Иголкой прокололи резиновую крышку, так, чтобы затравка доходила до середины стакана с жидкостью. Раствор оставили при комнатной температуре. На затравке появились грани, а позже начал вырастать зеленоватый кристаллик.

2)Из сахара (Приложение 10).

Чтобы сделать «изумруд» вторым способом, нам понадобился зеленый пищевой краситель (например, для яиц), 1 стакан воды, а также 2,5-3 стакана сахара. В воду всыпали сахар, помешивая, довели до кипения. Добавили краситель, разместили затравку. Затравку сделали из кристаллика сахара, который приклеили к кончику нити резиновым клеем «Момент». Один конец с иголкой проткнули через резиновую крышку, а второй конец с затравкой протолкнули до середины стакана. Через 2 недели на конце нити начал образовываться небольшой кристалл.

Мы взяли набор для выращивания изумрудного кристалла. В нем имелись специальные химреактивы, из которых можно получить кристаллы зеленого цвета - «изумруды» (Приложение 11).

Сначала мы ознакомились с инструкцией и начали действовать согласно указаниям.

Пересыпали кристаллический порошок в пластиковый контейнер.

Вскипятили воду, налили ее в контейнер с порошком.

Размешали до полного растворения порошка.

Промыли каменную основу теплой проточной водой и разместили ее по дну контейнера

Плотно накрыли контейнер крышкой.

После охлаждения раствора засыпали затравочные кристаллы и закрыли крышку контейнера.

Через 24 открыли крышку контейнера.

В процессе испарения воды над поверхностью показалась вершина самого высокого кристалла. После этого мы слили воду из контейнера.

Итак, сравнивая результаты выращивания кристаллов 3 способами, мы определили, что быстрее всего вырос кристалл из специального набора. Этот кристалл также оказался более качественным и похожим на изумруд: многоугольник вытянутой формы, прозрачный, травянисто-зеленого цвета.

Выращивание изумруда - трудоемкий, непростой процесс, требующий специальных знаний, сырья, реагентов и особого оборудования, которое поддерживает температуру до 500-700 ℃. Однако дома можно заняться изготовлением имитаций изумруда, представляющих коллекционный интерес. Домашний «изумруд» хрупкий: из него не сделать ни брелока, ни подвески. Но его выращивание представляет практический интерес: помогает понять, как растут гидротермальные самоцветы в природе.

Заключение

Желание узнать больше о камне, добычей которого руководил мой прадед, занимался мой дед, месторождение которого находится там, где родился мой папа подвигло меня и мою подругу Марию заняться изучением изумруда.Как выяснилось, изумруд - это не только драгоценный самоцвет зеленого цвета первого порядка, относящийся к берилловой группе и имеющий ювелирную ценность наряду с бриллиантами, но и камень, использующийся для лечения многих заболеваний на энергетическом уровне. Изумруд, обладая большой положительной энергией Ци¹⁰, нейтрализующей отрицательные заряды, способствует укреплению здоровья и долголетия.

В настоящее время научились изготавливать искусственные изумруды, по характеристикам практически не отличающиеся от природных самоцветов. Однако дома можно заняться только изготовлением имитаций изумруда, что в свою очередь помогает понять, как растут гидротермальные самоцветы в природе.

Список литературы

Андерсон Б. Определение драгоценных камней: Пер. с англ. -М.: мир, 1983. - 458с.

Годовиков А.А. Минералогия: М., «Недра»,1975. - 520с.

Золотухин Ф.Ф. Мариинское (Малышевское месторождение изумруда, Средний Урал, Асбест. Екатеринбург-С-Петербург: Изд.СПбГУ,1996.70с.

Золотухин Ф.Ф., Самсонов А.В. Уральские изумрудные копи. //Известия ВУЗов. Горный журнал. №7-8

Здорик Т.Б. Изумруд (рус.) // Природа. - Наука, 1990. - № 5. - С. 36-40

Королев О.Е. Малышевское рудоуправление. Добыча и переработка изумрудоносной руды. //Известия ВУЗов. Горный журнал. №11,1993 г.

Соболевский В.И. Замечательные минералы М.: Просвещение,1983-191 с.

http://gaso-ural.ru/

https://kamniexpert.ru/gems/izumrud.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/Изумруд

https://mineralcatalog.com.ua/mineralizumrud-razn-berilla-emerald

Приложение 1. Данные государственного архива Свердловской области о Золотухине Филиппе Феофантьевиче

Приложение 2. Фотографии из семейного архива Золотухина Филиппа Феофантьевича

Приложение 3. Открытый метод добычи изумрудов

Приложение 4. Шахтный метод добычи изумрудов

Приложение 5. Таблица для определения чистоты камня

Приложение 6. Структура изумруда

Приложение 7. Физические свойства изумруда

Приложение 8. Посещение музея геологии и полезных ископаемых РБ

Приложение 9. Кристалл берилла в слюдите с Малышевского месторождения Свердловской области.

Приложение 10. Выращивание кристалла из соли.

Приложение 11. Выращивание кристалла из сахара

Приложение 12. Выращивание кристалла из набора