Исследовательская работа "Магическая сила Земли. Вулканы"

Государственное учреждение образования

«Средняя школа №210 г. Минска»

Конференция проектно-исследовательских работ учащихся

«Первые шаги в науку»

Учебно-исследовательская работа

 «Магическая сила Земли. Вулканы»

Автор: учащийся 4 «Б» класса Раббимов Данила              Руководитель:

учитель начальных классов Туманова Е. Н.

                                       Минск

2017

Оглавление

Введение                                                                                                  3

Строение Земли                                                                                       4

Вулканы и их образование                                                                      4

Как происходит извержение вулкана                                                      6

Чем полезны вулканы                                                                              7

Чем опасны вулканы                                                                               7

Самые красивые и знаменитые вулканы мира                                        7

Практическая часть                                                                                 10

Заключение                                                                                              11

Список литературы                                                                                 12

Приложение                                                                                             13

ВВЕДЕНИЕ

Я выбрал эту тему, так как она является продолжением нашей работы «Жизнь и гибель динозавров».  Было предположение, что динозавры погибли в следствие извержения вулканов. Мы решили изучить, почему происходят извержения вулканов и чем они опасны и полезны, могли ли динозавры погибнуть от деятельности вулканов.

Цель моего исследования – узнать, почему происходят извержения вулканов, какими бывают вулканы, выяснить интересные и занимательные факты о самых известных вулканах.  

Задачи проекта:

1) изучить, почему происходят вулканы, чем они опасны и какая от них польза;

2) создать действующую модель вулкана;

3) на основе проведённых опытов показать и рассказать, какими свойствами обладает пемза - камень вулканического происхождения, как происходят извержения вулканов, тем самым привлечь внимание своих сверстников к этому природному явлению.

Гипотеза: предполагаю, что извержение вулкана происходит из-за давления газа внутри земной поверхности. Лава пробивает ещё кратеры, если сила давления в вулкане становится слишком большой, и тогда сила извержения в основном кратере уменьшается.

Строение Земли

Земля состоит из трех слоев. Самый верхний слой называется земная кора. По земной коре мы ходим, на ней мы живем. Земная кора еще называется литосферой. Литосфера разделена на плиты, которые называют литосферными. Толщина плит под материками составляет от 25 до 70 километров, а под океанами всего 6-15 километров. Ниже располагается второй слой земли мантия. Мантия занимает 4/5 объема земли. Вещество мантии магма - это расплав разных веществ. Верхние слои мантии раскалены до 2000˚ С, а нижние до 5000˚ С. Ниже мантии находится ядро земли. Оно состоит из сплава железа и никеля. Ядро раскалено до 5-6 тысяч градусов Цельсия, но находится в твердом состоянии из-за огромного давления, которое создает мантия.

Вулканы и их образование

          Древние римляне считали, что Бог огня и покровитель кузнечных ремесел - Вулкан - живёт глубоко под землёй. Когда он гневается, то на поверхности Земли образуются трещины, из которых вырываются пламя, дым и расплавленная огненная масса, а пространство вокруг покрывается пеплом и камнями. Современные учёные дали вулкану такую характеристику.

    Внешне вулкан напоминает гору, у которой на вершине есть глубокое углубление. Это отверстие напоминает по форме воронку и называется кратер. Под горой находится расплавленная масса горных пород – магма. Она поднимается вверх по каналу (жерло) и выливается через кратер на поверхность.  Вылившаяся из вулкана магма называется лавой. Её температура около 1100 Сº (при такой температуре плавятся даже камни!) [3 c.29].

Вулканы часто возникают в местах, где имеются разломы в тектонических плитах или гребни земной коры. Вокруг Тихого океана – там, где встречаются плиты земной коры, – располагается целая группа вулканов, которые известны как «огненное кольцо». Вследствие движения тектонических плит в этих районах жидкие породы (которые называются магмой), заключенные в пустотах внутри Земли, могут подниматься, порождая вулканическую активность. (От этого часто случаются также землетрясения.) Вулканическая активность может проявляться как на суше, так и в океанах. В результате этого в океанах иногда образуются острова. Именно так около 40 миллионов лет назад появились Гавайские острова. И даже сегодня два из самых активных вулканов – Мауна-Лоа и Килауа – находятся на острове на Гавайях. Туристы, посещающие Национальный парк Гавайских вулканов, могут прогуляться по склонам, окружающим великие вулканы [3 c.112].

Вулкан Мауна – Кеа - самый высокий потухший вулкан, от подножья до вершины его высота 10 203 м, но большая его часть скрыта под водой, поэтому ее высота над уровнем моря всего 4205 м

Сегодня изредка, но все же появляются вулканы. Хотя это происходит намного реже, чем было.

Есть вулканы-горы, а есть еще и подводные вулканы, которые полностью скрыты под водой. "Проснувшись", такие вулканы извергают не только магму, но и целые фонтаны воды.

Существуют вулканы грязевые, которые извергают потоки горячей грязи, и вулканы-озера. Кратеры таких вулканов похожи на плоскую тарелку, наполненную кипящей лавой.

Как происходит извержение вулкана?

Если открыть бутылку с каким-нибудь газированным напитком, которая долго тряслась в рюкзаке, то из неё хлынет фонтан пены и брызг. Это происходит потому, что от сотрясений внутри бутылки образуется слишком много газа, который и выталкивает её содержимое наружу. При извержении вулкана происходит нечто подобное.

В недрах земной коры при очень высокой температуре плавятся горные породы – образуется магма. Под воздействием движения тектонических плит и сильным давлением магма поднимается к поверхности земли и скапливается в вулканической камере под вулканом. Если же в земной коре начнут появляться трещины, то на поверхности земли образуются возвышенности. Газы, входящие в состав магмы, через них стремятся к выходу на поверхность - к кратеру, и поднимают за собой магму. Чем ближе к кратеру, тем газов становится больше, магма изменяет состав и превращается в лаву. На поверхности магма начинает распадаться на лаву, которая затем, застывает, заставляя вулкан, расти. Только что появившийся вулкан, становится настолько уязвимым местом, что извергает на поверхность с большой частотой вулканические газы. [2 c.75]

Извержение вулканов начинается с выброса газов и вулканического пепла. Частицы пепла падают на землю, покрывая её толстым слоем и спекаясь в лёгкий серый камень.

Также могут происходить взрывы, тогда в воздух из жерла вылетают вулканические бомбы – куски застывшей лавы, а потом расплавленная лава стекает по склону. После бурного процесса извержения давление в магматическом очаге снижается и извержение вулкана прекращается.

         Магма постоянно находится под сильным давлением. Поэтому, над ней всегда есть облако газа. Это облако газа постепенно толкает магму вверх по жерлу вулкана к земле. Вот из-за чего происходит извержение вулкана. И еще движение тектонических плит тоже создает давление.

Чем полезны вулканы?

В ходе извержения появляются металлы, которые могут служить в промышленности [1 c.339].

Вулкан порождает очень крепкие вулканические породы, которые можно использовать в строительстве.

Пемза, которая появляется в следствии извержения, используется в промышленных целях, а также при производстве зубной пасты и канцелярских резинок.

Почва на вулкане богата минералами, которые исключительно важны для роста растений.

Чем опасны вулканы?

Действующие вулканы представляют опасность по ряду причин. Сам по себе спящий вулкан очень опасен. Он в любое время может проснуться и начать извергать потоки лавы, которые растекаются на много километров и сжигают все на своем пути. Поэтому, не стоит селиться вблизи таких вулканов. В случае расположения вулкана на острове может возникнуть такое опасное явление как цунами - это огромная волна, которая смывает все на своем пути.

Несмотря на свою опасность, вулканы могут сослужить человечеству хорошую службу.

Самые красивые и знаменитые вулканы мира

Фудзияма - вулкан на острове Хонсю. Его высота 3776 метров, диаметр конуса 30 километров, занимает площадь в 896 кв. км. Он считается символом Японии. Этот вулкан считается одним из самых красивых в мире. На протяжении многих веков красоту Фудзиямы прославляли поэты, а знаменитый художник Японии Кацусика Хокусай потратил много лет своей жизни чтобы запечатлеть вулкан во все времена года. Фудзияма представляет собой три сросшихся между собой вулкана - Коматаке, Кофудзи и Хуци.[3 c.24]

Везувий – этот вулкан расположен в Италии на берегу Неаполитанского залива не далеко от Неаполя. Его высота 1281м. Он считается самым известным вулканом Европы. Свою известность он приобрел после извержения 24 августа 79 года н. э. При извержении были погребены древнеримские города Геркуланум, Помпеи и Стабия. Хотя тогда извергался не Везувий, а вулкан Сомма. Было три вулкана с названием Сомма - это Примитивная Сомма, Древняя Сомма, Молодая Сомма. Все они разрушились и превратились в кальдеры, а в кальдере Молодой Соммы уже вырос сам Везувий. А извергался в 79 г. н. э. вулкан Молодая Сомма. Подробное описание событий того извержения мы получили благодаря очевидцу событий римскому писателю Плинию Младшему.

Большой Арарат – легендарный вулкан на правобережье реки Аракс на Игдырской наклонной равнине в Турции. Высота 5165 м. Это позднеплиоценовый стратовулкан, имеющий трехъярусное строение. Нижний З500 м в высоту образует пологий щит диаметром 20 км. На него насажен конус с относительной высотой 1000 м. На относительной высоте в 4500 м расположено привершинное плато с многочисленными андезитобазальтовыми и базальтовыми потоками. Третий ярус образован вершинным плейстоценовым куполом, относительная высота которого 700 м. Вершина вулкана покрыта снегами. К этой горе согласно «Библии», после Всемирного потопа привстал ковчег Ноя. Рядом с ним находится вулкан Малый Арарат, основание которого сливается с Большим Араратом. Его высота 3925 м. Его диаметр 10 км.

Кракатау – вулкан-кальдера Кракатау 813 м в высоту образует несколько островов в срединой части Зондского пролива. Получил широкую известность после грандиозного взрыва в августе 1883 г., когда было выброшено около 18 куб. км пород и пирокластов. Вулканический пепел выпал на территорию в 825 600 кв. км. Отголоски этого взрыва были слышны на расстоянии 5000 км. Из-за этого взрыва в море образовалась огромная волна - цунами, а на ближайших островах Ява и Суматра это цунами смыло 300 населенных пунктов, а общее число погибших составило 200 000 человек.  В позднем плейстоцене и голоцене здесь вырос андезитовый стратовулкан диаметром 15 км и более 2000 м в высоту. В конце голоцена он обрушился и на его месте образовалась кальдера, затопленная морем. Его останками являются андезитовые острова: Сертунг - на северо-западе, Раката - Кечил и Польская Шапочка - на северо-востоке, Раката – на юго-западе [5].

Практические исследования

Чтобы убедиться на практике, как происходят извержения вулканов, мы провели несколько опытов.

Опыт №1 «Свойства камней вулканического происхождения».

Я погрузил в воду камни различных горных пород. Наблюдая за процессом, выяснил, что все камни тонут, кроме пемзы – камня вулканического происхождения. 

Вывод: пемза имеет пористую структуру. Поры заполнены воздухом, поэтому камень не тонет. Поры в пемзе образуются при выходе вулканических газов при извержении.

Опыт №2 «Изготовление макета действующего вулкана». 

Я взял половину пластиковой бутылки, снизу закрыл крышкой. (Приложение 1) Облепил её газетой и закрепил при помощи малярной ленты. Покрыл «вулкан» раствором «Фугена».  Сделал второй «кратер» из горлышка пластиковой бутылки. Когда штукатурка высохла, раскрасил макет. Вокруг изготовил и поставил фигурки динозавров, так как считаю, что вулканы были и во времена существования динозавров. Внутрь жерла добавил смесь пищевой соды, жидкого средства для мытья посуды и красной гуашевой краски. Залил в «вулкан» уксус и пошла «лава». (Приложение 2) Когда открыл второй «кратер», то сила извержения в верхнем «кратере» стала меньше.

Вывод: Газ, образовавшийся при воздействии уксуса на соду, поднимает «лаву» вверх и происходит извержение. Если давление в жерле вулкана слишком высокое, то лава пробивает другой путь на поверхность, и сила извержения в первом кратере становится меньше.

Заключение

Проводить данную работу по изучению вулканов было очень интересно. Извержение вулканов – это всегда стихийное бедствие для всего живого мира. Разрушаются города, гибнут люди, однако польза от вулканов для людей тоже есть. И несмотря на огромный риск, люди продолжают жить и вести хозяйство на склонах вулканов, потому что вулканический пепел способствует образованию исключительно плодородной почвы, богатой минералами, способствующая росту растений. Благодаря вулканам образуются горные породы, из которых состоит земная кора. 

Из вулканической пыли делают лекарства, удобрения, очистители для воды, добывают серу. Из застывшей вулканической лавы – обсидиана делают ювелирные украшения. Из затвердевшей лавы строят дома. А еще вулканы доставляют нам из земных недр углерод, азот и другие газы, без которых жизнь на Земле невозможна. Пемза используется как шлифовальный материал. При выбросе лавы в водном пространстве рождаются пляжи и даже целые острова, пригодные для проживания. 

Гипотеза подтвердилась: извержение вулкана происходит из-за давления газа внутри земной поверхности. Если сила давления в вулкане становится слишком большой, то лава пробивает ещё кратеры, и сила извержения уменьшается. Я думаю, что динозавры не могли выжить в среде, где была слишком высокая концентрация вулканических газов. Это могла быть одна из причин их гибели.

Список использованных источников

1. Апродов В.А. Вулканы — М.: Мысль, 1982

2. Гущенко И.И. Извержения вулканов мира. – М.: Перспектива, 2007

3. Травина И.В. Моя первая книга о планете Земля — М.:Росмэн-Пресс,    

    2011

4. www.ya-uznayu.ru/priroda.html

5. https://ru.wikipedia.org/wiki

Приложение 1

Изготовление макета вулкана

Приложение 2

Извержение вулкана

Открыл второй «кратер» - сила извержения в верхнем «кратере» стала меньше.