Научно-исследовательский проект
«Образование горы Карадаг, горного массива Крыма»
Введение
Было время, когда горы считались местом опасным и таинственным. Поэтому люди думали, что громады, подпирающие облака, создали боги или духи. Люди верили, что боги строили горы для того, чтобы поддерживать небесный свод. Все знают о горе Олимп, на которой, по преданиям, жили боги древней Греции. Люди думали также, что горы не прикреплены к одному месту и что боги могут брать их и бросать друг в друга во время своих битв. Многие сравнивают горы на Земле с морщинками, которые образуются на кожуре усыхающего яблока или картофеля. Иногда говорят, что горы на Земле возникли совершенно так же, как эти морщинки. Однако в последние несколько десятилетия многие тайны, с которыми связывалось появление гор, удалось разгадать. Многое я узнала из рассказов работников Ильменского заповедника, вовремя проведения открытого мероприятия. Мой интерес к этой теме подогрела поездка с родителями в Крым. Экскурсия в горы окончательно определила тему моей исследовательской работы. Захотелось узнать, как же горы образуются, отличаются ли они друг от друга. А гора Карадаг меня заворожила.
Цель проекта: выяснить как образуются горы, узнать историю происхождения горного массива Карадаг.
Объектом исследования является горный массив Карадаг, расположенный в Крыму.
Предметом исследования является происхождение горного массива Карадаг, расположенного в Крыму.
Мы выдвигаем гипотезу, что горный массив Карадаг имеет вулканическое происхождение.
Задачи исследования:
1.Изучить и проанализировать литературу и личный опыт по данному вопросу;
2.Исследовать горные породы, взятые с горного массива Карадаг.
3.Показать на основе макета, как происходит извержение вулкана Карадаг.
Методы исследования:
1. Теоретический ( анализ литературы)
2. Эксперимент
Практическая значимость работы определяется возможностью использования материалов на уроках окружающего мира, во внеурочной деятельности учащихся.
Основная часть
Образование гор
Образование гор может происходить одним из трёх способов – и на этом основании геологи даже классифицируют горы. По происхождению выделяются горы вулканические, тектонические и эрозионные.
С вулканическими горами всё ясно: во время извержения из земных недр выбрасывается лава, пепел, камни. Это всё застывает и образует гору в виде пирамиды с усечённой вершиной – так называемый вулканический конус. Именно к числу таких вулканических конусов принадлежит величайшая гора Японии – Фудзияма. Впрочем, так происходит в том случае, если жерло вулкана расположено глубоко в недрах Земли. Если же вулкан уже представляет собой гору и происходит вторичное извержение – образуется щитовой вулкан, не такой высокий и не такой симметричный, как вулканический конус – таких много на Гавайских островах. Если вулканы располагаются достаточно близко друг от друга, таким образом могут образовываться целые хребты – например, хребет Абсарока в американском штате Вайоминг. Да и величайшая гора Солнечной системы – Олимп на Марсе – это именно результат вулканической деятельности.
Тектонические горы порождаются разнообразными движениям земной коры – например, перемещение крупных её блоков (тектонических плит). Они перемещаются лишь на несколько сантиметров в год, но и этого достаточно для образования тепла и колоссального давления. То и другое по-разному действуют на разные породы: одни утрачивают прочность и изгибаются, образуя гигантские складки, а другие (менее разогретые или более прочные) разламываются. При этом под ними поднимается магма, которая затвердевает, образуя тем самым сердцевину гор. Подобные горы так и называются – складочные, таковыми являются, например, Альпы. Но перемещение тектонических плит – не единственный вариант движения земной коры, целые участки земной коры могут подниматься или опускаться, образуя разломы или провалы – так возникают целиковые горные гряды, другая разновидность тектонических гор (например, Сьерра-Невада с Северной Америке). Наконец, расплавленная лава, двигаясь из земных недр к поверхности, может приподнимать участки земной коры в виде свода – и тогда возникают сводчатые горы – например, Чёрные Холмы в штате США Южная Дакота.
Эрозионные горы – это горы, сотворённые водой. Протекая через плоскую возвышенность или плоскогорье, реки постепенно вымывают одни породы и не могут справиться с другими. При этом возникают горы с крутыми склонами и плоскими вершинами (такие горы ещё называют столовыми) и глубокими долинами – каньонами. Таких гор немало в Африке, Северной Америке, а также Средне-Сибирском плоскогорье.
Разумеется, каким бы ни был механизм образования гор, он всегда идёт медленно, всегда занимает миллионы лет. Это чудо, при котором невозможно присутствовать!
История образования горы Карадаг
Кара-Даг в переводе с турецкого и крымскотатарского языков на русский означает «Чёрная гора». Широкое распространение получило и слитное название горного массива Карадаг. Карадаг — это горно-вулканический массив в Крыму на территории Феодосии. Самая высокая точка Карадага составляет 577 метров (гора Святая)
Общая площадь Карадага составляет более 2,8 тыс. гектара. Размещается горный массив на территории Крыма между Коктебелем и Судаком. Эта мощная группа гор представляет собой небольшой обломок гигантского вулканического массива, образовавшегося 150 – 160 млн. лет назад в прибрежных водах. Современный ландшафт Карадага – это результат трех могучих сил: вулканической деятельности, последующих горообразовательных процессов и процессов выветривания горных пород.
Карадагский массив является одним из самых примечательных и живописных мест Крыма. По красоте и оригинальности форм рельефа этот горный массив не уступает самым замечательным местам земного шара.
Вулкан Карадаг
Карадагский массив – это единственный во всей европейской части вулкан юрского периода, сохранивший внешние черты своего происхождения. На этом древним вулкане по сей день сохранились следы мощнейшего извержения и восстановления природы.
Вулканическая природа этого обширного горного массива была установлена чуть более века назад – в 1891 году выдающимся геологом Александр Александрович Прозоровским, предположившим, что эти извилистые выступы и резкие сломы могут быть результатом разлома гигантского слоистого вулкана.
Несколько позднее, уже в двадцатые годы двадцатого века, научными деятелями было установлено, что действующим этот вулкан был в эпоху Среднеюрского периода, а представлял он собой не единственный источник извержений, а целую вулканическую постройку.
Разнообразные и необычные формы рельефа вулканического массива с очень сложным геологическим строением возникли уже в более поздние периоды при выветривании и эрозии. Пологий и плоский континентальный склон Берегового хребта защищен, словно броней, от разрушения мощным обширным потоком лавы (приложения рис.1)
А противоположный склон, обращенный к морю, совсем иной. Он сильно расчленен и трудно проходим, изрезан ущельями и опоясан наклонными грядами лавовых потоков, вытянувшихся в струнку вдоль склона (приложение рис.2)
Современная чаша Карадага (а если смотреть в высоты на Карадаг, сегодня он представляет собой именно чашу, стенки которой состоят из хребтов и вершин) очень разнообразна и по рельефу, и по ландшафту. (приложение рис.3) Стоя в одной точке, посмотрев в одну сторону, ты будешь видеть поросшие травами и кустарниками вполне привычные горные вершины, формирующие довольно знакомый крымский пейзаж, а посмотрев в другую сторону…увидишь скалы Мертвого Города, на которых за многие тысячи лет еле-еле смогла зацепиться хоть какая-то растительность. И то далеко не везде (приложение рис.4)
Он потому и мертвый, от того, что многие скалы возвышаются черными мертвыми истуканами (приложение рис.5)
Разнообразные по внешнему виду и минеральному составу вулканические породы Карадага образовались при застывании лавы. Очень часто встречаются подушечные потоки лав. Это хаотическое нагромождение обособлений лавы подушковидной, эллипсоидальной и баллонообразной формы с плавными контурами, и у каждого из них сплошная поверхность охлаждения с корочкой закаливания. Подушечные потоки особенно эффектны на южном склоне Магнитного хребта, по которому они наискосок протягиваются в виде мощных наклонных каменных стен. Здесь насчитывается семь потоков мощностью 15 - 25 м каждый(приложение рис.6)
Наиболее разнообразны составы лавы на склонах хребта Карагач. Здесь выделяются пять видов горных пород, связанных между собой постепенными переходами. Смена горных пород снизу вверх происходит в следующем порядке: кератофир - частично альбитизированный порфирит - порфирит - двупирооксеновый андезит - стекловатый андезит. Именно из них состоят те самые знаменитые Скалы-Короли(приложение рис.7)
Отдельно стоит сказать о различных кратерах и местах выхода лавы на поверхность. Остатков кратеров на Карадаге несколько. Самый известный из них - Чертов Камин. Идеально сохранившийся, эффектный, красивой классической концентрической формы - прекрасный пример субвулканического тела(приложение рис.8)
Вторым ярким представителем кратера является скала Иван-Разбойник(приложение рис.9)
Само жерло крупным планом(приложение рис.10)
Помимо основных кратеров, часто у вулканов есть несколько, а то и множество паразитных кратеров, через которые тоже вытекает лава. Их можно определить по особой форме (части или даже целые окружности и веерообразное расположение столбчатых отдельностей) (приложение рис.11)
Вот еще одна часть гигантской окружности - скала Парус(приложение рис.12)
И целый, сохранившийся паразитный кратер(приложение рис.13)
У основания Чертового Пальца, на границе воды и суши, можно видеть еще один небольшой паразитный кратер (приложение рис.14)
Отдельно стоит сказать и о многочисленных дайках. Дайка - это застывшие внедрения магмы плитообразной формы, от препарированные выветриванием от окружающих менее стойких горных пород. Самая известная карадагская дайка - Дайка Льва. Расположенная под кратером Чертов Камин, она окружена еще несколькими мелкими и одной крупной дайкой. Кроме того, в строении Берегового хребта в отношении хребта Хоба-Тепе позволяет ученым предположить, что именно здесь располагалось главное жерло вулкана (приложение рис.15)
Иногда встречается целый «каменный лес» из гигантских зубцов, пиков и каменных зубьев, которые образовываются в мощных пластах вулканических туфов, рассеченных вертикальными трещинами. Это все дайки, окружающие Дайку Льва(приложение рис.16) Начинающиеся на высоте в несколько сот метров, гигантские гребни спускаются до самого моря (приложение рис.17)
Некоторые из них буквально рассекают горные хребты. А выветривание за многие тысячи лет по обе сторону гребня сформировало ущелья(приложение рис.18)
Под некоторыми «спустившимися» с гор гребнями сформировались пещеры, в том числе подводные. Одна из них - Гремящий грот. Именно звуки из этого грота сформировали знаменитую легенду о карадагском змее, которого вроде бы кто-то когда-то видел, а многие часто слышали его рев в тумане (приложение рис.19)
Знаменитые Золотые Ворота - скала-останец, возвышающаяся над провалом в море и тоже порожденная вулканом(приложение рис.20)
Выходы различных пород встречаются чуть ли не на каждом шагу(приложение рис.21) Будто застывшая пена (приложение рис.22)
Помимо геологических составов и разнообразия различных форм, поражают скалы и своими цветовыми гаммами (приложение рис.23) Наплывы лавы (приложение рис.24)
Очарование Карадага заключается в неповторимых сменяющихся пейзажах. Один другого величественнее, на каждом шагу самые неожиданные сочетания творений природы. Однако, чтобы в полной мере оценить красоту и величие Карадага, нужно увидеть все его прелести своими глазами.
Минералы Карадага
Основные горные породы, составляющие массив Карадаг, имеют вулканическое происхождение: кератофир, частично альбитизированный порфирит, порфирит, двупирооксеновый андезит, стекловатый андезит, базальт. Среди минералов, встречающихся на Карадаге, большой известностью пользуются многочисленные разновидности кварца — это собственно кварц в виде небольших, но в ряде случаев хорошо образованных прозрачных кристаллов в трещинах, также халцедон, агат с часто неповторимым, присущим только этому месту расцветок и рисунков. Можно встретить и опал, сердолики разных оттенков, аметисты, цитрины, кварцево-халцедоновый оникс, пестроцветные яшмы.
Отдельные редкие виды яшм Карадага по своим художественно-декоративным качествам не уступают уральским. Встречаются здесь типичные для вулканических массивов минералы из группы цеолитов — гейландит, стильбит и др., а также радиально-лучистые звёздчатые сростки белого натролита, кристаллы анальцима и апофиллит. На Карадаге обнаружено более 100 минералов и их разновидностей. Море, бушующее у подножия Карадага, дробит скалы, размельчает каменные обломки и выбрасывает их на берег Коктебельской и Отузской бухт. На этом крымском побережье можно найти все, что может вынести из земных недр сложный по своему химическому составу расплав вулканических пород.
Извержения Карадагского вулкана относятся к концу юрского периода (около 110—120 миллионов лет тому назад). Они происходили несколько раз, и на поверхность изливались разнообразные по составу лавы. Последующие горообразовательные процессы сильно изменили первоначальное залегание лавовых и туфовых покровов Карадага. Местами породы сильно сжаты и круто наклонены, разбиты трещинами и расколоты на части. Все это создает довольно пеструю и сложную картину геологического строения вулкана(приложение рис.25)
Когда пластичная магма, поднимаясь по трещине в земной коре, проникает почти до поверхности земли, она часто прорывает сравнительно тонкий слой вышележащих пород и изливается на поверхность в виде огненно-жидкой расплавленной массы — лавы. Так происходит вулканическое извержение. Излившаяся на поверхность лава растекается во все стороны, уничтожая все живое на своем пути, и постепенно остывает, превращаясь в твердокаменную породу. Новые порции лавы, поступающие из жерла вулкана, покрывают эту уже застывшую каменную массу. Так постепенно вырастает огромный конус, на вершине которого зияет кратер, извергающий каменный расплав, массу газообразных веществ, крупных камней (вулканические бомбы) и каменного пепла. Пепел под высоким давлением в жерле вулкана выбрасывается на высоту нескольких километров и часто уносится воздушными течениями на сотни километров от очага извержения. В колоссальном количестве он выпадает на землю, образуя местами толстый слой пылеватой массы, которая покрывает поверхность на сотни квадратных километров.
Вулканические извержения могут происходить не только на суше, но и на дне моря. Здесь излившаяся лава остывает еще быстрее, а постепенно поднимающийся конус подводного вулкана иногда выходит на поверхность моря, образуя остров вулканического происхождения.
Вулканические извержения относительно кратковременны. Пластичная магма, находящаяся в недрах земли под большим давлением, почти не выделяет газообразных веществ, точно так же, как газированная вода в плотно закупоренной бутылке. Но стоит магматическому расплаву вырваться на поверхность земли, где нет тех огромных давлений, которые существуют в глубоких недрах, как магма сразу же начинает выделять массу газообразных веществ, разжижается и становится подвижной, как вода.
Постепенно количество выделяемых газов уменьшается, все слабее и слабее становятся потоки лавы, и, наконец, извержение прекращается. Даже в кратере лава застывает, закупоривая жерло вулкана каменной пробкой. Но через много десятков, а иногда сотен лет накапливающиеся в магматическом очаге газы выталкивают из жерла каменную пробку, и извержение вулкана возобновляется. Повторное извержение может происходить и через новое жерло, в то время как старое навсегда перестает действовать.
Изливающаяся на поверхность лава охлаждается очень быстро, поэтому из каменного расплава не успевают образовываться кристаллы, и вулканическая порода представляет собою сплошную однородную массу. Лишь иногда в трещины уже остывшей лавы проникают более легкие расплавы, они остывают медленнее и образуют тонкие жилки, иногда содержащие крупные кристаллы различных минералов.
Примерно такие события происходили в давно минувшие геологические эпохи и на территории Карадага.
Экспериментальная часть
Классификация горных пород
Нами были собраны и привезены горные породы с горы Карадаг. Мы классифицировали эти камни и узнали, как они образовались. При проведении данной работы нас консультировал и оказывал помощь младший научный сотрудник Ильменского заповедника Рассомахин Михаил. Кальцит — минерал, одна из природных форм карбоната кальция. Исключительно широко распространен на поверхности Земли, породообразующий минерал. Кальцитом сложены известняки, меловые породы. Кальцит — самый распространенный биоминерал: он участвует в строении очень многих живых организмов, в составе раковин и костей.
Базальт - основная вулканическая горная порода. Название "базальт" произошло от эфиопского слова "базал", что значит "кипяченный", - базальты рождены в жерлах вулканических аппаратов.
Это наиболее распространенная из всех излившихся пород.
Халцедо́н — полупрозрачный минерал. Образуется из поствулканических гидротермальных растворов в базальтах.
Конгломерат — осадочная горная порода, состоящая из окатанных обломков (гальки) различного состава. Камень конгломерат относится к типу осадочных пород. Они возникают из уже существующих, путем их переформирования, выветривания и не только. Так, конгломираты образуются в горных районах с сейсмической активностью.
Известня́к — осадочная горная порода органического происхождения. Известняк — широко распространённая осадочная порода, образующаяся при участии живых организмов в морских бассейнах.
Туфобрекчия - сцементированная и уплотненная порода, состоящая из несортированного грубообломочного вулканокластического материала - угловатых глыб лавы, шлака, вулканических бомб в более мелкозернистом туфовом и пепловом материале.
Закончив эту работу, мы обнаружили, что горные породы имеют вулканическое происхождения.
Опыт «Извержение вулкана»
Вулкан - это геологическое образование на поверхности земной коры (например, гора или возвышенность), под которым находится отверстие (трещина, разлом земной коры). Через него наружу выходят раскаленная магма, образующая лаву, и вулканические газы.
Мы легко делаем собственную модель вулкана, имея под рукой простые материалы.
Нам понадобились:
Соленоё тесто, уксус, сода, поднос, бутылочка, воронка, пищевой краситель.
Внимание!
Опыт лучше проводить под присмотром взрослых!
На подносе вылепи из соленого теста вулкан с кратером (гору с отверстием в центре).
В кратер помести пластиковую бутылку.
При помощи воронки насыпь в бутылочку пищевую соду до половины.
Смешай уксус с красным пищевым красителем и залей через воронку в бутылку.
...И твой вулкан начнет извергаться!
При взаимодействии уксусной кислоты с бикарбонатом натрия (содой) происходит бурная химическая реакция, в результате который выделяется большое количество углекислого газа. Он устремляется из бутылки наружу вместе с густой массой, которая образовалась в бутылке, заставляя ее пузыриться.
(Если в бутылку насыпать лишь щепотку соды, реакция также пойдет, но не настолько бурно, и ты получишь лишь шипение газа в бутылке, а не мощное "извержение"). Вот мы создали модель горы вулканического происхождения.
Вывод
Изучив и проанализировав литературу по данному вопросу мы узнали, что горы образуются тремя способами: вулканическим, тектоническим и эрозионным. Известный ученый А.А.Прозоровский доказал, что горный массив Карадаг вулканического происхождения. Вулканическая природа этого обширного горного массива была установлена чуть более века назад – в 1891. Извилистые выступы и резкие сломы – результат разлома гигантского слоистого вулкана. Выполняя работу, мы выяснили, что горы образуются тремя способами: вулканическим, тектоническим и эрозионным.
Мы классифицировали горные породы, составили описание камней. Классификация горных пород, привезенных с горы Карадаг, доказала их вулканическое происхождение.
Сделали макет вулкана, изучили его строение и моделировали «извержение вулкана». Из выше изложенного следует, цели работы достигнуты , а наша гипотеза верна, гора Карадаг - вулканического происхождения.
|
