Текст книги "Камни, минералы и металлы. Детская энциклопедия"

Александра Ермичёва
Камни, минералы и металлы. Детская энциклопедия

Тексты заданий Александры Ермичёвой и Евгении Бахуровой

Научный редактор Алексей Бондарев

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

© ИП Томисонец Д. А., брендбук, 2022

© Токарева Н. А., иллюстрации, 2022

© Фёдорова А. А., схемы, 2022

© Оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2022

* * *

Давайте знакомиться!

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Чевостик. Я живу на книжной полке в библиотеке у дяди Кузи. Не удивляйтесь: я небольшого роста, а нижняя полка в книжном шкафу дяди Кузи очень высокая и просторная, поэтому мне на ней хорошо и удобно. Какой я? Похож на обыкновенного мальчишку, волосы рыжие, характер весёлый. Дядя Кузя в шутку зовёт меня Чевочкой с хвостиком. Но никакого хвоста у меня нет, зато есть ушки на макушке. Больше всего на свете я люблю узнавать новое, поэтому всё время задаю всякие вопросы дяде Кузе. О чём бы я ни спросил, он всё знает и мне рассказывает. Это потому, что дядя Кузя очень умный. Он прочитал много-много разных книг. А ещё мы с ним любим путешествовать! В путешествиях нам помогает времяскок. Это такой прибор, его дядя Кузя изобрёл. Набираешь на времяскоке место и время, куда хочешь попасть, раз, два – и уже там! Сегодня мы наверняка тоже куда-нибудь отправимся!

Путешествие начинается!

– Чевостик, привет! Ты где?

– Дядя Кузя, я на кухне!

– Что-то готовишь?

– Макар-р-рошки варю. Обожаю их!

– О, да у тебя всё наготове: кастрюля с водой, пачка макарон. А где же соль?

– Ой, точно! Сейчас достану. Дядя Кузя, макароны из муки делают. Муку – из пшеницы, её в поле выращивают. А вот про соль я что-то ничего не знаю. Её тоже выращивают?

– Нет, Чевостик, с солью всё не так. Её не выращивают, а добывают. Из недр Земли. Газ в нашей кухонной плите – тоже оттуда. И металл, из которого кастрюля сделана. Всё, что люди берут из недр Земли для своей пользы, – это полезные ископаемые.

– Из недров, значит… А что это за недры такие?

– Вот же торопыжка ты, Чевочка. Правильно говорить «недра» и «из недр». Так называют всё, что находится под поверхностью земли: под почвой, реками, озёрами и морями.

– Кажется, я знаю, что ты дальше скажешь. «А изучает недра особая наука…» Да?

– Верно мыслишь. Эта наука – геология. Учёные-геологи исследуют планету «вглубь»: как она устроена, из чего состоит, когда и как появилось всё, что есть в её недрах.

Наука, которая изучает состав, строение, происхождение и развитие земной коры и Земли в целом.

– И когда же, дядя Кузя? Наверное, давно?

– Даже очень давно – целых четыре с половиной миллиарда лет назад. Тогда наша Земля только возникла. Поначалу вся она была раскалённой. На неё часто наталкивались другие космические тела, кометы и астероиды например. Прошло много времени, и поверхность земного шара наконец остыла. Однако внутри наша планета по-прежнему раскалена. А её внешнюю твёрдую оболочку, по которой мы с тобой ходим, называют земной корой.

Небольшое небесное тело неправильной формы.

– Как у деревьев? Но почему? У них-то кора целая, а у Земли – нет. На ней и моря, и океаны, и реки.

– Так кора и под водой лежит. Тогда её называют океанической. Она тоньше, чем кора на суше – континентальная. И состав у неё другой.

Природные скопления минералов, образующие земную кору.

– А из чего вообще земная кора сделана?

– Она, Чевочка, состоит из горных пород.

– Породы – это как у собак, что ли? Пудель там, овчарка или спаниель.

– Можно и так сказать. Пудель, овчарка и спаниель выглядят по-разному, да и характером непохожи. Точно так же и горные породы отличаются друг от друга и по виду, и по строению. Например, гранит твёрдый и плотный, а песок рыхлый и сыпучий. Свойства горной породы зависят от её происхождения.

– Куда-куда хождения?

– От про-ис-хождения, Чевостик. То есть от того, как горные породы появлялись. Они образовывались из застывшей лавы, оседали на дне водоёмов и даже превращались друг в друга. Постой-ка, да мы с тобой сами всё увидим своими глазами. Посмотрим, что таится в недрах Земли, и узнаем побольше о полезных ископаемых. Так что подкрепляйся скорее своими любимыми макаронами – и в путь.

– Ура, новые приключения! Дядя Кузя, а куда мы первым делом отправимся?

– Для начала – к вулкану. На нашей планете он один из самых активных. Настраиваю времяскок: остров Ява, вулкан Мерапи, наши дни.

Задание

С помощью дополнительной литературы узнай, какие ещё встречаются горные породы. Вооружись карандашами и сделай зарисовки в тетрадке. Под картинками подпиши названия каждой породы. Как ты думаешь, для чего человек может их использовать?

Что рождает вулкан. Магматические горные породы

– Ого, какой из горы дым идёт!

– Да, Чевостик, этот вулкан постоянно дымится! Смотри: из недр выплёскивается расплавленная огненная магма. Обычно она скрывается под твёрдой земной корой, как сочная мякоть – под кожурой апельсина.

Расплавленные горные породы в недрах Земли.

– Когда режешь апельсин, из него всегда течёт сок.

– Да, только земную кору никто не режет. Когда в глубинах резко повышается температура, магма раскаляется и начинает двигаться. Она прорывается наружу через трещины и разломы. А иногда сама пробивает себе путь, если находится слишком близко к поверхности.

– Она прямо как красная река.

– Эта река из магмы называется лава. Она стекает из кратера вулкана и постепенно охлаждается и застывает.

Магма, вылившаяся на поверхность Земли.

– И превращается в камни?

– Правильно, Чевостик. Только давай договоримся называть всё так, как принято у геологов. Не в камни, а в магматические горные породы.

Образуются из магмы или лавы.

– Как здесь, на вулкане Мерапи?

– Верно. И таких пород довольно много. Например, базальт. Сейчас мы изучим его подробнее. К тому же здесь становится жарковато, пора освежиться. Настраиваю времяскок: Дорога гигантов, Северная Ирландия, Великобритания.

– Вот это да! Как будто кто-то сложил берег из чёрных столбиков разной высоты. Как ступеньки! Это великаны сделали? Не очень-то ровно у них получилось!

– Нет, Чевостик, тут поработали не великаны, а подводный вулкан. Лава изверглась 50 миллионов лет назад, остыла и раскололась на колонны.

– Как вода в морозилке? Эти колонны ещё и на ледышки похожи.

– Да, вода жидкая и на морозе превращается в лёд. А магме, чтобы затвердеть, и холод не нужен. Это мы с тобой на вулкане видели. Но магма может застывать и прямо в толще земной коры. Конечно, на глубине температура и давление намного выше, чем рядом с поверхностью. Расплавленная магма выталкивается вверх, медленно остывает и становится твёрдой и плотной.

– И какая горная порода тогда получается?

– Например, гранит. Он именно так образовался и очень часто встречается на нашей планете и ценится за прочность. Плитами из него облицовывают здания, тротуары. И колонны из него тоже делают.

– Я слышал, что говорят: «Твёрдый, как гранит!»

– И это правда! Знаменитые атланты Эрмитажа в Санкт-Петербурге высечены именно из гранита. Ещё бы, ведь древние греки называли Атлантом великана, который удерживал весь небесный свод! Тут особая прочность нужна. А помнишь Александровскую колонну на Дворцовой площади перед Эрмитажем? Её основная часть изготовлена из гранита, причём из целого куска. Представляешь, какой огромный и тяжёлый он был? Высота гранитной колонны – более 25 метров, а вес – более 600 тонн! И набережные в Петербурге тоже гранитные.

– Чего-чего, какие небрежные? Криво построили, что ли?

– Набережные, Чевостик. Это невысокий барьер с тротуаром. В городе его возводят вдоль реки, например. Кстати, к одной реке мы сейчас отправимся. Барьеры на её берегах созданы не людьми, а природой.

– У-у-у, на реках я часто бывал. Кругом только трава и деревья растут. И никаких горных пород.

– А вот у этой реки берега каменные. Их высота 60 метров – как у дома в 20 этажей. Ну, времяскок, не подведи! Местечко Опоки на реке Сухона, Вологодская область, Россия, наши дни.

Задание

Устраиваем домашнее извержение вулкана! Вылепи вулкан из пластилина с жерлом посередине или сделай конус из картона. Налей в жерло тёплую воду и добавь туда 3–4 столовые ложки соды. Можешь добавить немного оранжевой или красной краски. Затем аккуратно влей уксус. Чем больше уксуса – тем сильнее будет извержение. Если ты хочешь замедлить реакцию, добавь 1 столовую ложку средства для мытья посуды.

Каменный торт. Осадочные горные породы

– Вот это да! Полосатый берег! Как будто торт!

– Это слои разных горных пород. И по ним учёные узнают, что происходило много миллионов лет назад. Посмотри на этот неброский светлый камень – известняк. Из него строят здания, делают плитку для фасадов и пола, а ещё получают соду. В основном эта горная порода состоит из скелетов и раковин морских организмов. Остатки оседали на мелководье. Они разрушались, превращались в крупинки и уплотнялись. Так бывает со снегом. Сначала он падает отдельными снежинками и лежит на земле мягкий, пушистый. Потом накапливается и делается уже не таким рыхлым. А если ещё и подтает, превратится в твёрдую корку – наст.

– Но откуда взялись морские животные? Тут же нет моря!

– Теперь нет, но миллионы лет назад оно здесь было. Поэтому и образовались такие горные породы – осадочные.

Образуются из мелких частиц других горных пород, остатков древних животных и растений в результате выпадения осадка из воды.

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

– А, понял! Они осадочные, потому что крупинки осадиваются… ой, оседают.

– Верно! А ещё такие горные породы существуют в виде отдельных кусочков и мелких частичек. Они же образуются и после разрушения горных пород, которое называют выветриванием.

– Потому что их ветер разрушает?

– И ветер, и не только он. Иногда всё дело в перепаде температуры – там, где ночи очень холодные, а дни слишком жаркие. Роющие животные и корни растений тоже могут разрушать горные породы. Порой так действует и вода.

– О, так вот почему говорят «капля камень точит»!

– Здорово, Чевостик! У этой фразы смысл переносный. Она означает, что потихоньку, терпеливо можно добиться цели. Но в природе всё именно так и происходит. Вода попадает в трещины, на холоде замерзает, расширяется и разрушает горную породу. Также она может размывать и растворять разные вещества.

– Как сахарный песок в чае?

– Так и есть. Кстати, песок – осадочная порода. Только не сахарный, конечно, а такой, как на пляже или в песочнице. Если песчинки скреплены между собой каким-нибудь веществом, образуется песчаник. Он уже не такой сыпучий, как песок, но и не такой твёрдый, как гранит или базальт. Многие осадочные породы легко крошатся, например мел.

– И правда, у меня в коробочке с мелками всегда крошки. Поэтому, да?

– Конечно. В мелках, которыми ты рисуешь на асфальте, есть ещё и другая горная порода – гипс.

– Погоди, дядя Кузя, я сам догадаюсь! Гипс тоже из этих, осадочных.

– Ты прав, Чевостик! Породы могут наслаиваться друг на друга: одна, другая, третья.

– Как здесь, на берегу Сухоны? Сколько же тут слоёв? Раз, два, три…

– А одна из прослоек этого «торта» – глина.

– Ничего себе. Глина тоже осадочная порода?

– Да, и какая интересная. В сухом виде она сильно крошится, а если её смочить, становится пластичной.

– И тогда из неё можно лепить! Горшки и фигурки!

– А ещё кирпичи и многое другое. В древности на влажных глиняных дощечках писали, выдавливая палочкой значки. Высохла глина – и письмо готово.

– Дядя Кузя, теперь я целых два вида горных пород знаю: магматические и осадочные. А ещё какие-нибудь есть?

– Есть, Чевостик, их название – метаморфические. Чтобы их изучить, отправимся с тобой в очень красивое место. Раньше там добывали мрамор, а сейчас это горный парк. Поможешь мне настроить времяскок?

– Ура-а-а, обожаю сам на кнопки нажимать!

– Тогда поехали: Рускеала, Карелия, Россия, наши дни.

Задание

Рассмотри под лупой песок и глину и ответь на вопросы.

Какой формы и цвета частицы песка и глины? Прозрачные среди них есть? Скреплены ли песчинки между собой?

Сверни бумагу конусом так, чтобы получилась воронка. Положи внутрь ватный диск и сверху насыпь песок. Вставь воронку в стакан и наливай воду. Появилась ли вода в стакане или песок её задержал?

Попробуй повторить этот опыт с глиной. Понаблюдай, что произойдёт.

Превращения без фокусов. Метаморфические горные породы

– Дядя Кузя, тут опять полосатые кам… то есть горные породы!

– Это мрамор, Чевостик. Здесь его добывали в XVIII и XIX веках. В Петербурге им украшены многие соборы и дворцы. В то время город был столицей России. Значит, и выглядеть должен был как в сказке. А ведь в том, как образуются метаморфические породы, тоже есть что-то сказочное. Земная кора движется. Осадочные и магматические породы в ней то сильно нагреваются, то подвергаются высокому давлению. На них действуют газы или водные растворы других веществ. В результате внешний вид и свойства пород меняются. Они превращаются в другие. Мрамор получился из известняка.

– А песчаник может во что-нибудь превратиться?

Образовались в толще земной коры из осадочных и магматических пород под действием давления, температуры, водных и газовых растворов.

Метаморфоза в переводе с древнегреческого означает «превращение».

– Ещё как может, Чевостик! Из песчаника образовался кварцит. Обрати внимание, песчаник и известняк довольно мягкие, а вот мрамор и кварцит прочные. При обработке их полируют, то есть делают очень гладкими.

– А кварцитом тоже украшают здания?

– Да, его часто используют для облицовки мемориалов. В Мавзолее на Красной площади и на Могиле Неизвестного Солдата у стен Кремля можно увидеть очень красивый малиновый кварцит. Его тоже добыли в Карелии. Русский царь Николай I подарил глыбу карельского кварцита Франции. Там из этого камня изготовили гробницу императора Наполеона Бонапарта.

– И правда красивый цвет. Хотя и немножко печальный. Дядя Кузя, а из глины вышло что-нибудь ме-та-мор-фи-чес-ко-е? Уф, еле выговорил.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ

– Из глины под высоким давлением образовались глинистые сланцы. Помнишь высоченный берег Сухоны, похожий на торт? Глина там тоже была, не зря ты про неё вспомнил. Так вот, большинство метаморфических горных пород тоже «слоёные». Только по составу их слои не разные, а почти одинаковые.

– Как стопка блинов?

– Скорее как булочка-слойка в разрезе. Слои разные по толщине и размеру. Они хорошо заметны, когда метаморфическая порода произошла от магматической. Например, из гранита получился гнейс. Он в целом похож на гранит, но состоит не из частиц, а из тонких прожилок.

Памятное место или памятник, сооружённый в честь людей или событий.

– Ух ты! Как будто гранит прямо внутри глыбы расплющили и раскатали. Гнейс мне очень нравится. Наверное, строители и архитекторы тоже его любят.

– Да, его ценят за красивый «тигровый рисунок». Да и обрабатывать его легче, чем гранит. Гнейс считается одной из самых древних горных пород. Некоторым найденным гнейсам почти столько же лет, сколько и самой Земле!

– Дядя Кузя, я вижу, что у гранита частички разного цвета. И у гнейса слои пёстрые. Это же неслучайно получилось, да?

– Молодец, Чевочка с хвостиком! Здорово подметил. А обсудить это лучше всего на Урале.

Цепочка из нескольких гор.

– Знаю-знаю, там знаменитый горный хребет!

– Да, Уральские горы. Их ещё называют «каменным поясом Русской земли». Они растянулись на 2000 километров. По ним проходит незримая граница между Азией и Европой. Новая точка на маршруте – Уральские горы, Россия, XVIII век.

Задание

Мрамор – очень прочная и красивая горная порода, и встречается она разных цветов и оттенков. Давай пофантазируем. Представь, что у тебя есть три глыбы мрамора: тёмно-зелёного, песочного и красного цвета. Во что бы ты их превратил? Изобрази эти предметы на бумаге.

Хозяйка Медной горы. Из чего состоят минералы и где их искать?

– Дядя Кузя, у меня даже дух захватывает! Кругом горы и леса. Ой, смотри, люди целую скалу волокут. Она зелёная!

– Перед тобой, Чевостик, малахит. Это кусок огромной глыбы. Всю её добыть не удалось, но и у этого обломка длина около 5 метров, не меньше.

– Она размером с автобус!

– А весит больше 50 тонн – как пять автобусов.

– Вот он какой, малахит. Я о нём читал в сказе Бажова «Хозяйка Медной горы». Там один работник, Степан, тоже громадную глыбищу нашёл. Дядя Кузя, а почему гора в сказке Медная, а про медь ни слова – только про малахит?

– Потому что малахит встречается в местах, где под землёй залегает медная руда. Поначалу этот металл из него и добывали, меди в его составе много. Позже из малахита стали изготавливать чудесные вещи: шкатулки, вазы, подсвечники. Им украшали мебель, камины и стены дворцовых покоев. Как раз находка этого гигантского камня и пробудила особый интерес к малахиту.

Горная порода, в которой содержатся полезные ископаемые, пригодные для добычи.

– Малахит тоже горная порода?

– Нет, Чевостик, это минерал. В одной горной породе может быть сразу несколько минералов. Потому-то гранит и гнейс такие пёстрые.

Части горной породы, одинаковые по составу и строению.

– А из чего состоят минералы?

– Из молекул, атомов или ионов – как любые вещества на планете. Ионы – это молекулы или атомы с электрическим зарядом, а молекулы – это…

– Знаю-знаю, что дальше! Молекулы сложены из атомов.

– Именно так. Атомы бывают разных видов, они отличаются массой и свойствами. Каждый отдельный вид – это химический элемент. Минералы, как и всё на Земле, могут состоять из одного химического элемента или сразу из нескольких.

Все атомы во Вселенной, относящиеся к определённому типу.

– Ой-ой-ой, а вот теперь погоди! Я запутался, что из чего сделано.

– Не волнуйся, Чевостик, ты же умник. Сейчас всё поймёшь. У меня на этот случай есть «вкусный» пример. Смотри: горная порода – это пирожное. Минералы – то, из чего собрано пирожное: тесто, джем, крем, ягоды. А продукты, из которых сделаны тесто, крем и джем, – это химические элементы.

– А если пирожное подогреть, потом хлоп – сдавить – и подлить воды? Получится метаморфическая порода?

– В недрах Земли всё происходит куда сложнее. Многие процессы ещё не до конца изучены. Но если сильно упростить, ты прав.

– Ну ещё бы, я догадливый. Дядя Кузя, давай теперь разберёмся, какие джем и крем намешаны в граните.

– Там несколько минералов. Белый или прозрачный – кварц, один из самых распространённых на Земле. Он основа большинства магматических и метаморфических пород и состоит из кремния и кислорода.

– А вот эти блёстки тоже кварц?

– Нет, Чевочка, этот минерал – слюда. Она состоит из слоёв, иногда таких тоненьких, что через них виден свет. Пластинки слюды раньше вставляли в окна вместо стёкол.

– А серые или розоватые крупинки в граните – это что за минерал?

– Это полевой шпат.

– Полевой? Он что, в поле растёт, как ромашка?

– Его часто находили в полях, поэтому так и назвали. Но где ценных минералов точно не счесть – так это в горах. Урал, где мы с тобой сейчас находимся, – настоящая сокровищница. Чего здесь только не находили: алмазы, аметисты, изумруды, рубины!

– А сколько всего на Земле минералов?

– Более четырёх тысяч видов, Чевостик! И учёные открывают всё новые и новые.

– Ой, дядя Кузя, гляди: в камнях стёклышко застряло. Как оно сюда попало?

– Это не стёклышко, а кристаллы горного хрусталя.

– Неужели из него вазы и бокалы делают?

– Горный хрусталь, Чевостик, – это прозрачный вид кварца. Кристаллы синеватого или фиолетового цвета называются аметистами, а дымчатый кварц – раухтопазом. Из горного хрусталя создают только произведения искусства. А вазы и бокалы делают из особого вида стекла. Своё название оно получило за сходство с горным хрусталём.

– Вот как интересно: эти кристаллы сделали не люди, а получилось так ровно и аккуратно.

– Горный хрусталь вырастает в трещинах, когда там резко остывает вода. И раз уж мы заговорили о кристаллах, давай вернёмся, Чевостик, в наши дни. Настраиваю времяскок: Пещера кристаллов, Мексика. Мы окажемся в 300 метрах под землёй!

Задание

Набери на улице разные камни. Хорошенько рассмотри их – просто так и под лупой. Попробуй понять, это вулканическая порода, осадочная или метаморфическая.

Гуляя по городу, обрати внимание на каменные детали зданий и памятников. Подумай, из каких горных пород они сделаны.

Восхитительный беспорядок. Кристаллы

– Вот это да! Тут кто-то крушил всё подряд! Стояли белые каменные колонны, а теперь валяются как попало. Кто ж таких дел натворил?

– Это не колонны, Чевостик, а кристаллы минерала селенита. И никто их не ломал, они так сами выросли.

– Дядя Кузя, времяскок нас уменьшил? Почему кристаллы такие огромные? Я думал, они небольшие.

– Не волнуйся, Чевочка, с нами всё в порядке – это кристаллы такие гигантские. Их происхождение уникально. Здесь, глубоко под поверхностью планеты, образовалась пещера с водой. Когда земная кора сдвинулась, пещера оказалась замурованной. При этом благодаря магме она постоянно подогревалась. Так из воды, в которой были растворены минеральные вещества, выросли кристаллы. Конечно, для этого понадобилось много времени: сотни тысяч и даже миллионы лет.

– А как вообще устроены кристаллы?

– Сейчас объясню. Мы с тобой уже говорили: всё вокруг состоит из атомов, которые объединяются в молекулы. Кристаллы – твёрдые тела. В них атомы или молекулы расположены в строгом порядке, как кирпичи в здании. Поэтому кристаллы имеют чёткую форму. Например, у минерала пирита они в форме кубиков. А у селенита, как здесь, или у горного хрусталя – в виде столбиков или колонн.

– Эти столбики селенита ещё на карандаши похожи!

– Отличное сравнение! Кристаллы бывают и очень тонкими, как иглы. Их называют волосатиками или более поэтично – волосами Венеры или стрелами Амура. Древние римляне считали, что именно из них бог любви Амур делал свои стрелы.

– Тут, в пещере, кристаллы не слишком-то ровные.

– Чтобы они получились аккуратными, нужны идеальные условия, например постоянная температура. В природе такое бывает крайне редко. Поэтому и образцовые, как по линеечке, кристаллы встречаются совсем нечасто. Чаще у полевых шпатов, слюды, кварца и многих других минералов форма неправильная.

– Не знаю, постоянная температура тут или нет, но точно высокая. Ну и жарища! Это потому, что магма близко?

– Правильно, Чевостик! Здесь и горячо, и влажно – прямо как в бане. Предлагаю настроить времяскок и немного охладиться. Итак, Соль-Илецк, Оренбургская область, Россия, наши дни.

Задание

Проведи эксперимент. Проверь, могут ли кристаллы растворяться в воде. Возьми 2 стакана и наполовину наполни их холодной водой. В первый положи одну столовую ложку сахара, во второй – соли и размешай. Что произошло? Какие кристаллы растворились быстрее? Будет ли результат эксперимента другим, если ты используешь тёплую воду?