Муниципальное общеобразовательное учреждение
Красногорская средняя общеобразовательная школа
Нагайбакского муниципального района Челябинской области
Россия, Челябинская область Нагайбакский район
п. г.т..Южный
www. krasnognagsch. ucoz. ru
Тел/
Исследовательская работа
ТЕМА: «МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ОБРАЗЦЫ ШКОЛЬНОГО МУЗЕЯ. КВАРЦ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ»
Работу выполнила ученица 6 класса
МОУ Красногорская СОШ
Ишимова Виктория
Руководитель:
2013
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
Изучить информацию о минералогических и палеонтологических образцах школьного музея, выявить свойства кварца и его применение.
ЗАДАЧИ:
- найти информацию о минералах нашей местности из школьной коллекции;
- ознакомиться с отличительными особенностями разных минералов;
- познакомиться с разновидностями кварца, его свойствами и областями применения;
ВВЕДЕНИЕ
Поселок Южный, в котором я живу, известен месторождением кварца. В 1946 году, когда в связи с развитием приборостроения и радиоэлектроники выросла острая необходимость в больших количествах пьезокварца, в СССР начались интенсивные поиски месторождений этого минерала. Именно тогда инженером-геологом было открыто Астафьевское месторождение пьезокварца (горного хрусталя). Рудник начал функционировать с 1947 под названием «Южный»
В советское время это было крупнейшее месторождение СССР по добыче пьезокварца, применяемого в системах наведения военной техники. Однако наукой были разработаны технологии по выращиванию кристаллов пьезокварца в лабораторных условиях. Искусственные минералы не уступали по свойствам природным, а цена их была на порядок ниже. В результате естественной рыночной конкуренции многие предприятия, занимающиеся добычей и переработкой природного пьезокварца, вынуждены были закрыться. В их числе оказался и наш «Южный рудник» Астафьевского месторождения. Работы в карьерах прекратились. В настоящее время горные работы не проводятся, оба карьера затоплены.
Месторождение замечательно кварцем различных цветов и большим разнообразием включений в кварце. В нашем школьном музее имеются образцы различных минералов, горных пород и несколько палеонтологических образцов. В данной работе я использовала фото минералов и палеонтологических образцов, найденных в нашей местности.
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОБРАЗЦЫ
ГОРНЫЙ ХРУСТАЛЬ
Горный хрусталь — минерал, чистая природная двуокись кремния, бесцветная, прозрачная разновидность кварца, одна из кристаллических модификаций кремнезёма. Чистые бездефектные кристаллы горного хрусталя встречаются относительно редко и высоко ценятся. Практическое значение имеют кристаллы размером от 3—5 см. По форме кристаллы призматические, тригонально-трапециевидные. 
КВАРЦ В ИЗВЕСТНЯКЕ
СЛЮДА
СЛЮДЫ, семейство широко распространенных породообразующих минералов, имеющих важное промышленное значение. Представляют собой гидроксил - и фторсодержащие алюмосиликаты; в четырех самых распространенных видах – мусковите, биотите, флогопите и лепидолите – присутствует калий. Все эти минералы характеризуются весьма совершенной спайностью в одном направлении; спайные листочки упругие. Слюды нередко хорошо различаются по цвету. Мусковит варьирует от бесцветного до белого, иногда бывает желтым, изредка – розоватым или зеленоватым, биотит – от зеленого до черного, флогопит – от желтого до коричневого, реже встречается бесцветный минерал.
ЧАРОИТ
Чароит — минерал пироксеновой группы подкласса цепочечных силикатов и одноименная горная порода
Наряду с кремнием в состав чароита входят окислы алюминия, бария, натрия и стронция.
Окраска камня определяется в основном примесями марганца. Она варьирует от коричневой и нежно-сиреневой до густо-фиолетовой с плавными переходами от светлых оттенков до почти черных тонов фиолетового цвета.
При полировке чароита хорошо выявляется его тонковолокнистое строение, которое дает красивый переливающийся узор, состоящий из тонких прожилок различных оттенков. Иногда длинные жилки в составе чароита как бы разбегаются из одного центра, образуя красивые структуры.
ХРИЗОТИЛ
Хризотил - тонковолокнистый минерал из класса силикатов. В природе это агрегаты, состоящие из тончайших гибких волокон. Применяется в самых различных областях, например в строительстве, автомобильной промышленности и ракетостроении.
ПИРИТ
Пирит (греч. — камень, высекающий огонь), серный колчедан, железный колчедан — минерал, сульфид железа химического состава FeS2. Цвет на свежем сколе светлый латунно-жёлтый до золотисто-жёлтого, со временем меняется до тёмно-жёлтого, часто с побежалостью, за счёт образования поверхностной окисной плёнки. Имеет металлический блеск. Обладает проводниковыми свойствами.
В жизни мы постоянно сталкиваемся с остатками давно вымерших растений и животных. Если присмотреться к строительному камню или облицовке стен, гальке или береговому обрыву – можно увидеть изящные, прихотливо изогнутые ниточки стеблей каких-то растений или ритмично повторяющиеся спирали древних раковин. Как они выглядели, в какую эпоху и в каких условиях жили? Как они оказались в этом камне? Кто сможет ответить на эти вопросы? Чаще других с окаменелостями сталкиваются коллекционеры камня. В своих поисках интересных минералов им нередко попадаются моллюски. Но как разобраться во всем этом многообразии? Если сейчас на Земле только насекомых насчитывается около 1 миллиона видов, то сколько же различных организмов прошли по нашей планете за четыре с половиной миллиарда лет ее существования, даже если отбросить первые два с половиной миллиарда, посчитав, что жизни тогда еще не было? И изучать надо не сам организм, а его отпечаток или окаменевший осколок. Каким образом, имея в своем распоряжении лишь одну окаменевшую косточку, специалисты восстанавливают внешний вид животного, жившего сотни миллионов лет назад, и даже могут сказать о его образе жизни, повадках и болезнях. Палеонтолог знает сотни и тысячи латинских названий вымерших живых существ, помнит как они выглядят и в каких породах можно найти их останки. Палеонтология – одна из древнейших наук, и, наверное, одна из наиболее трудных.
В нашем школьном музее есть несколько палеонтологических образцов, но, к сожалению, о них мало информации. Возможно данная тема станет в будущем объектом моего исследования. В этой работе я хотела бы представить фото тех образцов, которые имеются в нашем музее.
Кости бивней мамонта были найдены в нашей местности.
Мамонты — вымерший род млекопитающих из семейства слоновых. Достигали высоты 5,5 метров и массы тела 10—12 тонн. Таким образом, мамонты были в два раза тяжелее самых крупных современных наземных млекопитающих — африканских слонов.
Мамонты появились и жили 4,8 млн. — 4500 лет, обладали более массивным туловищем, более короткими ногами, длинной шерстью и длинными изогнутыми бивнями; последние могли служить мамонту для добывания пищи в зимнее время из-под снега. Коренные зубы мамонта были хорошо приспособлены для пережёвывания грубого растительного корма.
Большинство мамонтов вымерло около 10 тысяч лет назад во время последнего похолодания.
ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ОБРАЗЦЫ
ОКАМЕНЕЛОЕ ДЕРЕВО
ОТПЕЧАТКИ МОЛЛЮСКОВ
Из всех образцов минералов, которые имеются в нашем музее, больше всего меня заинтересовал кварц. Раньше я не знала, что халцедон, агат, аметист являются разновидностью кварца, и вообще, что кварц имеет столько много разновидностей и является распространенным минералом земной коры. Я решила узнать больше информации об этом минерале. Таким образом, кварц стал объектом моей исследовательской работы.
Тема исследования: Кварц и его применение.
Цель исследования: изучение свойств кварца и области его применения.
Задачи исследования:
Найти информацию о природном кварце; Изучить свойства кварца; Выявить области применения кварца.Гипотеза исследования: если кварц является одним из распространенных минералов земной коры, обладает определенными полезными свойствами, то данный минерал широко используется в разных областях.
Объект исследования: кварц
Предмет исследования: свойства кварца и его применение
Метод исследования: теоретический
КВАРЦ И ЕГО СВОЙСТВА
Кварц — один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал.
В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Примеси придают ему самую разнообразную окраску. Возможен почти чёрный (морион) или дымчатый кварц (раухтопаз) различной прозрачности вплоть до непрозрачного, кристаллы именно такого кварца встречались в нашем месторождении. В природе встречается фиолетовый кварц аметист и жёлтый цитрин. Кварц - твердый, и плотный минерал. Температура плавления 1713—1728°С, не проводит электрический ток, склонен к образованию переохлажденного расплава — стекла.
ОБРАЗЦЫ КВАРЦА ИЗ ШКОЛЬНОГО МУЗЕЯ
ДЫМЧАТЫЙ КВАРЦ (раухтопаз) — дымчатая разновидность кристаллического кварца от серого до темно-серого и коричневого (но еще не черный), обязательно прозрачный минерал. Дымчатый кварц (раухтопаз) не имеет никакого отношения к топазу. Минералогически дымчатый кварц представляет собой кристаллическую разновидность кварца и является ближайшим родственником горного хрусталя, аметиста, цитрина, розового кварца. На самом деле, раухтопаз — устаревшее название, оставшееся в основном в обиходе. В отличие от мориона, дымчатый кварц очень популярен в современном ювелирном искусстве и высоко котируется наравне с аметистом, цитрином и другими природными драгоценными камнями. Он может даже цениться наравне с топазами. Особо красивы и ценятся его дымчато-золотистые кристаллы. Цвет варьируется от легкой сероватой дымки до темной вуали
ЦИТРИН
Прозрачный кварц (оксид кремния) желто-лимонного цвета. Обычно светлый и часто мутноватый (или зонально замутненный) с зонами белого или непрозрачного кварца и трещин. Иногда природный цитрин очень слабо окрашен.
Цитрин, золотистая разновидность кварца, благодаря своей прочности и богатой цветовой палитре, широко используется в ювелирных изделиях и ценится как драгоценный камень.
МОРИОН
Морион – это черный кварц, который раньше называли черным горным хрусталем, а также разновидностью дымчатого кварца. Такой редкий среди минералов цвет морион приобрел в результате радиоактивных излучений, которым подвергался во вмещающей породе, например, граните. Специалисты расходятся во мнениях по поводу происхождения названия «морион»; одни считают, что оно происходит от греческого marrosys — «хмурый» или от morysso — «чернить», другие — что от латинского mormorion — «темный кристалл».
РОЗОВЫЙ КВАРЦ
Розовая полупрозрачная разновидность кварца (оксида кремния). Особое место в ряду кварцев занимает розовый кварц. Своей нежной окраской, напоминающей порой цвет молодой розовой кожи, этот минерал обязан нестойкими примесям марганца и титана
ХАЛЦЕДОН
Халцедомн — полупрозрачный минерал, скрытокристаллическая тонковолокнистая разновидность кварца. Полупрозрачен или просвечивает в краях, цвет самый разный, чаще от белого до медово-жёлтого. Имеет много разновидностей, окрашенных в различные цвета. Используется в изготовлении ювелирных изделий как поделочный камень.
АГАТ
Агат — это слоистый халцедон, разновидность кварца. Он очень разнообразен по своему внешнему виду.
АМЕТИСТ
Аметист — синяя, синевато-розовая или красно-фиолетовая разновидность кварца. Встречается обычно в виде свободно сидящих в пустотах и жилах среди кристаллических горных пород кристаллов и их сростков.
Название аметиста происходит из древнегреческого языка, где означает «не пьяный» или «неопьяняющий», и выражает собою поверие древних, что аметист предохраняет его владельца от пьянства. Красивый фиолетовый или вишнёво-синий цвет аметиста, которым он только и отличается от простого кварца и горного хрусталя, обусловлен не следами окислов железа и марганца, как думали прежде, а примесью органического красящего вещества. Для аметиста характерна незначительная переменчивость окраски в зависимости от освещения.
ПЬЕЗОКВАРЦ
Пьезокварц — бесцветные или окрашенные монокристаллы кварца или их участки (иногда также крупная галька), в какой-либо части имеющие бездефектные области, не содержащие включений посторонних минералов, газа, жидкостей, трещин, свилей и двойниковых швов. Применение пьезокварца основано на его пьезоэлектрических свойствах. Широко применяется в радиотехнике, ультразвуковой гидроакустике и дефектоскопии, при изучении свойств газов, жидкостей и твёрдых тел, в пьезометрии для измерения давлений, ускорений, сил, вибраций и т. п. Пластинки из пьезокварца используются при изготовлении пьезоэлектрических резонаторов — стабилизаторов и фильтров радиочастот, фильтров телефонирования и телеграфирования, а также в пьезометрических звукоснимателях, пьезоэлектрических микрофонах, громкоговорителях, манометрах, в акселерографах и др. Чистые, бездефектные кристаллы кварца (горный хрусталь), обладающие высокой прозрачностью в ультрафиолетовых лучах, используются в оптике. Кристаллы и осколки прозрачного кварца с ограниченным количеством примесей и дефектов служат сырьём для изготовления специального кварцевого стекла.
Важнейшее свойство кристаллов кварца – пьезоэффект. Пьезоэффект - возникновение электрического заряда при давлении. Пьезоэффект был открыт в 1880 г. французскими учеными, братьями Пьером и Полем Кюри, на кварце. Применить открытое явление впервые предложил Поль Ланжевен, также француз. Было это в годы первой мировой войны. Суть предложения заключалась в использовании ультразвука для обнаружения вражеских подводных лодок, а для получения самого ультразвука предлагалось использовать именно пьезоэффект.
Основные месторождения кварца находятся в Бразилии и в Африке (остров Мадагаскар). В России месторождения пьезокварца и особо чистого кварца очень редки, все они расположены на Урале и наше месторождение – одно из них.
ПРИМЕНЕНИЕ КВАРЦА
До недавнего времени пьезокварц использовался исключительно для военных целей. В настоящее время пьезоэлементы используются и как источники ультразвука в различных медицинских, промышленных, исследовательских и даже бытовых приборах, например «УЗГ» – прибор для ультразвуковой защиты от грызунов. С помощью пьезоэффекта замеряют давления в стволах орудий при выстреле: другими способами это выполнить невозможно. В акустике кварц используется в эхолотах при обнаружении подводных лодок, косяков рыб. Масса других производств потребляет кварц: сахарная, стекольно-керамическая промышленность, точная механика. Кварцевые светофильтры в фотоделе, фильтры в многоканальной телефонной связи также изготовлены из горного хрусталя. Кварц используется при создании высокоточных часов. Кварцевое стекло широко используется в лабораториях и в домашнем обиходе, потому что оно выдерживает быстрое и неравномерное нагревание без риска расколоться. Оно может быть вытянуто в волокно, столь же тонкое, как и шелковое, но не имеющее характерной для шелка тенденции к скручиванию, и поэтому такое волокно неоценимо в тонких экспериментальных приборах, например в приборах, используемых для определения массы Земли. Из кварца, особенно его цветных разновидностей режут различные подвески, кулоны и украшения. Особо часто используется для этих целей розовый кварц. Весьма изящные украшения получаются из кварца-волосатика. Изделия из кварца недороги и порой бывают не менее красивы, чем вещи, украшенные более благородными камнями.
Песок кварцевый используется в стеклянном, фарфоровом и фаянсовом производствах, при изготовлении красок, разнообразных фильтрующих устройств, в химической промышленности, на литейном предприятии. Песок кварцевый применяют для выработки огнеупорных материалов. Обладая химической стойкостью, он получает широкое использование при шлифовке линз и иных полированных поверхностей, при распиловке твердых материалов. В наше время песок кварцевый всё шире используется при выпуске труб из стекловолокна. Одно из ведущих направлений использования песка кварцевого – очистка воды.
РЕЗУЛЬТАТ ИССЛЕДОВАНИЯ:
Изучив информацию о кварце моя гипотеза, что кварц благодаря своим свойствам имеет широкое применение, подтвердилась.
ВЫВОД:
Наиболее широко кварц и его кристаллы применяются:
1. В радиотехнике;
2. В акустоэлектронике (резонаторы и датчики);
3. В оптике (для повышения контрастности цифровых фото - и видеокамер);
4. В стекольной и керамической промышленности;
5. В производстве огнеупоров и кварцевого стекла;
6. Многие разновидности используются в ювелирной промышленности;
7. Кварц - источник особо чистого кремния.
ИСТОЧНИКИ:
ЛИТЕРАТУРА:
, , Агаты. Издательство: М.: Недра 1984
Приоткрой малахитовую шкатулку. Издательство «Просвещение», 1979 г.
Минералы. Сокровища Земли. – Агостини», 2009.
Планета Земля. Энциклопедия. – М.: Издательский дом «РОСМЭН», 1997.
ИНТЕРНЕТРЕСУРСЫ
