исследовательская работа "Выращивание сталактитов и сталагмитов в домашних условиях"

ВВЕДЕНИЕ

Вот уже три года, как я занимаюсь изучением камней. У меня большая коллекция минералов из разных стран. В моей домашней библиотеке есть книга «365 научных экспериментов», которую я  часто читаю, используя ее советы, что-то экспериментирую. Листая эту удивительную книгу, я нашел в ней интересную тему «Как образуются сталагмиты и сталактиты?». Прочитав статью, я понял, что хочу поэкспериментировать с камнями в этом направлении, т.е. вырастить свои «камни». А получится ли?

Итак, цель  исследовательской работы: выращивание камней (сталактитов и сталагмитов) в домашних условиях.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. выяснить, что такое сталагмиты и сталактиты, от чего зависит их цвет, форма, размер;
2. узнать, в чем разница между сталактитами и сталагмитами;
3. провести эксперимент по выращиванию сталагмитов и сталактитов;
4. сделать выводы и обобщения.

Методы работы:

1. изучение литературы и Интернет-сайтов по теме;
2. эксперимент;
3. наблюдения;
4. сравнительный анализ.

Предмет исследования - сталагмит и сталактит

Гипотеза: я предполагаю, что в домашних условиях вырастить сталагмиты и сталактиты можно.

        ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Глава 1. Что я узнал о сталактитах и сталагмитах?

1.1.Что такое сталактиты и сталагмиты?

Как они появляются в пещерах?

Изучив литературу по теме, я узнал, что слово "сталактит" в переводе с греческого обозначает "натёкший по капле". Дело в том, что даже самые высокие каменные горы на Земле не являются сплошным монолитом - в них есть микротрещины, через которые вода просачивается с поверхности горы в пещеры. Но в пещеры вода приходит сквозь толщу очень медленно - буквально редкими каплями. Эти капельки воды понемногу  вымывают из горной породы кальций - так получаются сталактиты.

Капая на пол пещеры, вода приносит с собой кристаллики кальция, которые начинают складываться в "горку" - сталагмит. Сталагмиты обычно толще сталактитов, ведь вода при падении разбрызгивается и кристаллики рассыпаются [1].

И сталактиты, и сталагмиты растут очень медленно - сотни и тысячи лет. Если пещера не очень высокая, то сталагмиты  и сталактиты со временем срастаются.

В узком смысле сталактитами называют кальцитовые натёчно-капельные образования, имеющие форму сосульки с внутренним питающим каналом. В широком смысле это могут быть как висящие на потолке натёчные образования разнообразных форм, так и образования в форме сосульки, но имеющие абсолютно иной механизм возникновения (ледяные, глиняные, гипсовые, соляные, лавовые сталактиты).

1.2. От чего зависит форма и размер сталагмитов и сталактитов?

Размер и форма их зависит, как я узнал из литературы,  от величины пещеры и ее местонахождения. Потолки ряда пещер покрыты короткими сталактитами, которые выглядят как бахрома. В иных пещерах сверкают каменные иголки на стенах. Существуют сталактиты, растущие в стороны и вверх так же, как и вниз. При прекращении доступа воды в пещеры, рост сталактитов прекращается, а пещера считается «мертвой».

Цвет зависит от цвета воды (например, болотная – очень темного цвета), от цвета камня в пещере и снаружи пещеры (известняк разного цвета), грязевых потоков, попадающих в пещеру и др.

1.3. Где можно увидеть сталактиты и сталагмиты?

Эти удивительные творения природы можно увидеть в пещерах. Они есть на всех материках нашей Земли. Но нам далеко ездить не надо, потому что и в нашей Архангельской области этих пещер немало. Особенно богат такими пещерами Пинежский заповедник.

Изучая материалы Интернет-сайтов [2], я узнал, что из 467 пещер, найденных на территории Архангельской области, четвертая часть расположена в пределах Пинежского заповедника: на территории заповедника 91 пещера, Голубинского карстового массива и охранной зоны — 27 пещер. Из них 20 пещер имеют протяженность свыше 500 метров, длина 10 пещер превышает 1 км. Ежегодно обнаруживаются новые, порой значительные по протяженности и информационной значимости пещеры. К самым большим пещерам территории относятся: система Кулогорская-Троя (16500 м), система Олимпийская-Ломоносовская (9110 м), система Кумичевка-Визборовская (7250 м), Конституционная (6130 м), Северный сифон (4617 м), Золотой Ключик (4380 м), Симфония (3240 м), Б. Пехоровская (3205 м), Ленинградская (2970 м). Длина наиболее пригодной для экскурсионного посещения пещеры Голубинский провал, расположенной на территории Голубинского карстового массива, превышает 1620 м.

Возраст самих пещер составляет десятки — сотни тысяч лет. В большинстве значительных пещер действуют постоянные ручьи и реки, либо происходит разгрузка временных паводковых потоков. В ряде пещер имеются водопады на ручьях, вертикальные капельные источники, реже встречаются подземные озера.

Я не был в Пинежском заповеднике, но, надеюсь, моя мечта в скором времени исполнится.

Итак, я узнал, что такое сталактиты и сталагмиты, понял, как они появляются, от чего зависит их форма и размеры, узнал об уникальных пещерах Пинежского заповедника.

Глава 2. Мой эксперимент.

Узнав, что сталактиты и сталагмиты бывают ледяные, глиняные, гипсовые, соляные, лавовые, я понял, что в домашних условиях могу вырастить только соляные, потому что остальные сложны для работы или просто недоступны, например, лавовые [1; 134].

Итак, для эксперимента мне понадобились следующие предметы: банки, нитка, вода, крышка, сахар, соль, пищевая сода.

Ход эксперимента

1. Нагреваю воду в кастрюле, постепенно засыпаю соду и размешиваю до тех пор, пока сода не растворится.
2. То же самое делаю с солью и сахаром.
3. Устанавливаю банки,  на расстоянии 15 см друг от друга ти ставлю между ними крышку.
4. Помещаю один конец веревки в один стакан, а другой – во второй.
5. Наливаю раствор в стаканы, банки в равном количестве.

Осталось ждать, что будет происходить (Приложение 1).

6. Нить начала пропитываться раствором и, не удерживаясь на нити, капала вниз. Вода испарялась быстро (дома тепло), и появлялись кристаллы. Весь этот процесс длился примерно месяц.
7.  С сахаром и содой процесс шел в таком же порядке.

Результат

1. Сначала появились (выросли) сосули сверху (Приложение 1), потом путем нароста появилась сосуля снизу (сталагмит). Потом обе сосули срослись. Они были очень хрупкие. Но путем бережного к ним отношения у нас все-таки выросла целая «стена» сосуль, как и бывает в настоящих пещерах, только там, конечно, размеры не такие, как у нас.
2. Сосули, выращенные из сахара, соды и соли, росли примерно одинаковое время, но форма у них получилась разная:

А еще я сделал такие выводы  при наблюдении во время эксперимента:

1. Важна  температура окружающей среды, от которой напрямую зависит скорость испарения воды. Понятно, что чем медленнее будет испаряться вода, тем больше времени уйдет на кристаллизацию. Во-вторых, на скорость роста кристалла влияет также и площадь испарения: из тарелки вода испарится быстрее, чем из стакана. В-третьих, чем чаще вы будете менять насыщенный раствор, т.е. поддерживать постоянно высокое содержание в нем сахара, соли или соды, тем быстрее будет идти рост.
2. Нужно все время следить за тем, чтобы в раствор не попадали посторонние вещества, такие как пыль, грязь, мелкий мусор. Чтобы избежать этого, накройте сосуд бумажной салфеткой. Испарению она сильно не помешает, но позволит сохранить чистоту кристалла.

     После эксперимента мы с папой понаблюдали за получившимися кристаллами через микроскоп (Приложение 2): кристаллы почему-то все разной формы, разного размера. Почему? Этот ответ я буду искать в дальнейшей работе.

        ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Итак, в ходе исследовательской работы я выяснил, что такое сталактиты и сталагмиты, от чего и их форма, размеры и цвет, узнал, в чем разница между сталактитами и сталагмитами, провел эксперимент по выращиванию этих природных чудес в домашних условиях, сделал выводы.

    Цель работы достигнута. Гипотеза получила подтверждение.

    Результаты моей работы могут использоваться на уроках по предмету "Окружающий мир", чтобы в очередной раз показать, насколько уникальные вещи может создавать природа, понять, как образуются пещеры. Наблюдая за ростом сталактитов в домашних условиях, можно увидеть, как разные вещества по -  разному растворяются в воде, по-разному кристаллизуются. К сожалению, нет возможности разместить все фото, чтобы показать весь процесс роста сталактитов. Поэтому, я советую всем попробовать сделать это самим. Это совсем не сложно, очень доступно и интересно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.365 научных экспериментов. Hinkler Books, 2010.

Интернет – источники

   1.http://zateevo.ru/?alias=stalactity_stalagmity§ion=page

  2. https://ru.wikipedia.org/wiki