Основная часть
Результаты геологических исследований
Характеристики исследуемых пород
Рассмотрим характеристики основных пород, взятых в качестве образца.
Известняк – осадочная горная порода, состоящая из кальцита CaCO3. Чистые известняки белого и светло-серого цвета. Окислы железа окрашивают его в жёлтые, коричневые, красные тона. В нашей области выходы известняка на поверхность можно наблюдать в Советском районе, на берегах реки Немды. Образование их происходило путём накопления на дне бывшего моря осадков из раковин моллюсков, обитавших в тёплом Казанском море, которое заливало территорию нашей области. Также встречаются мягкие разновидности известняка светло-серого (образец № 1 в прил. 1) и желтоватого оттенков, их называют «опока» и используют как облицовочный материал. Твёрдый известняк используют как строительный камень. Известковую муку используют для известкования почв.
Мергель - осадочная горная порода, состоящая из кальцита или доломита и глинистых минералов. Мергелями называются глинистые известняки, содержащие свыше 20% глины. Обычно к мергелям относят породу, содержащую CaCO3 или MgCO3 и глинистые частицы. Часто залегает вместе с известняком. Красный мергель (образец № 4, прил. 1) используется при производстве кирпича. Для производства цемента используют светлый мергель, содержащий много извести.
Глина – представляет собой тонкозернистую породу, состоящую из глинозёма и кремнезёма с примесями карбоната кальция, окислов железа и органических частиц. По происхождению глины подразделяют на морские, озёрные, речные и ледниковые. Главная масса их образовалась из верхнепермских отложений татарского яруса. В области широко распространены окаменевшие мергелистые глины пёстрого, красного и серого цвета. Среди глинистых отложений встречаются розовые, серые (обр. № 3, прил. 1) и белые глины. Различные типы глин используются в строительстве, для гончарных работ, изготовления кирпичей, керамзита, дымковской игрушки, богатые известью светлые глины – для побелки.
Песчаник – тонкие обломочные осадочные породы, состоящие из зёрен мелкого песка, связанных разнообразными цементирующими веществами. Зёрна песчаников состоят главным образом из кварца, а так же слюды, полевых шпатов и других. Цементирующими веществами могут быть кремнезём, соединения железа, гипса, глинистые и известковистые образования. В зависимости от этого песчаники разделяются на известковые, железистые, гипсовые, кварцевые и глинистые. Цвет песчаников разнообразный. Преобладающими у нас в области являются: белые, серые, светло-желтые, красные (обр. № 2, прил. 1) и коричневые. Мы нашли также тёмно-жёлтый (обр. № 6, прил. 1) песчаник. В отличие от песков, песчаники более прочные горные породы. У нас преобладают плотные известковые песчаники, сцементированные солями кальция. Они залегают среди известково-мергелистых пород верхней перми. Использовались населением для изготовления жерновов (образец № 26, прил. 1), брусчатки. Сейчас используется в строительстве, в ландшафтном дизайне. Часто в области встречаются пёстрые песчаники (обр. № 8, прил. 1), залегающие среди пород татарского яруса. По прочности они уступают плотным песчаникам, при изломе могут обнаружить слоистость.
Песчаниковая конкреция – округлое образование, сцементированное карбонатными породами (образцы № 5, 10, 17-19, прил. 1). В среде осадочных пород, пропитанных водным раствором известкового состава (углекисло-кальциевым) выделяются центры кристаллизации. Как нам сообщил А.Н. Соловьёв, это может быть раковина древнего моллюска. Эти конкреции образовывались вокруг известковых раковин, растворяемых водой с содержанием кислот. Известковый раствор цементировал тонкие осадочные породы, собирающиеся вокруг песчинки, так формировались шаровидные образования. Внутри таких конкреций можно видеть жеоду – пустоту, покрытую щёткой из мелких кристаллов кальцита (пояснила Л.Н. Скворцова, директор Кировского геологического музея). Мы обнаружили несколько расколотых конкреций (№ 13-16, прил. 1), одну разбили сами (обр. № 24 в прил. 1). В Кировской области есть конкреции значительных размеров – до 2 м в диаметре (фото № 17а), как сообщает «Комсомольская правда» [6] от 19.11.2009 г.
Фото № 17а.
Каменные шары на Вятке.
(Фото А. Зайцевой)
Галечный конгломерат – осадочная порода, обломочный материал, состоящий из кремнево-кальцитовой гальки среднего размера (0,5-2 см), сцементированной карбонатными соединениями (обр. № 6, прил. 1). В частности, в Яранском районе на равнинах среди отложений татарского яруса имеются выходы пермских конгломератов. Подобные отложения можно использовать в дорожном строительстве.
Охра – природный пигмент, состоящий из гидрата окиси железа с примесью глины (обр. № 9, прил 1). Цвет охры – от светло-жёлтого до буро-красного и коричневого. Жёлтая охра – смесь водной окиси железа (бурого железняка) с глиной, а красная – смесь безводной окиси железа с глиной. Она залегает гнёздами и прослойками в речных долинах и болотах. Ёе мелкие месторождения имеются в Яранском районе. Используется для покраски, входит в состав художественных минеральных красок.
Химические анализы. Под руководством учителя химии был проведён опыт по определению наличия известняка во взятых образцах (фото № 5-6, описание методики в прил. 2). В пробирки с частицами образцов наливалась соляная кислота, наблюдалась происходящая химическая реакция. Всё происходящее было снято на видео. Образец № 9 (предположительно, охра) активной реакции на соляную кислоту не дал. Из других проб наиболее сильное пенообразование наблюдалось при взаимодействии кислоты с образцами № 1 (известняк) и № 2 (красный песчаник).
Водный раствор охры (содержащей трёхвалентное железо), растворённый в соляной кислоте, даёт при добавлении ферроцианида калия (жёлтой кровяной соли) синий осадок берлинской лазури KFe[Fe(CN)6].
Для определения наличия железа в охре и – для сравнения – в жёлтом и красном песчанике, проведён второй опыт. В пробирки с измельчёнными образцами также добавили воду и соляную кислоту (фото № 22). Затем в каждую пробирку было добавлено небольшое количество ферроцианида калия. Когда раствор отстоялся, синий оттенок раствора наблюдался не только в пробирке с охрой, но и в пробирке с красным песчаником (фото № 23-25). Следовательно, он тоже содержит железо в своём составе.
Фото № 22.
Пробирки с образцами № 9, 7 и 2 в растворе соляной кислоты.
(Авт. Беляева Л.)
Фото № 23-25.
Пробирки с образцами № 2, 7 и 9 после добавления ферроцианида калия.
(Авт. Беляева Л.)
Также были исследованы физические свойства пород. Для определения твёрдости использовалась как шкала Мооса (прил. 2), так и подручные средства (фото № 26-27). Плотность образцов вычислялась по формуле p=m/V, методика приведена в приложении 2.
Фото № 26.
Беляева Л. определяет твёрдость красного мергеля на ногте.
(Авт. Толстобова Т.П.)
Фото № 27.
Беляева Л. определяет твёрдость жёлтого с красными прожилками песчаника на куске гипса.
(Авт. Никулина Е.)
Результаты измерений веса и объёма занесены в таблицу Excel (прил. 4), в которой проведены как расчёты плотности, так и определены абсолютная и относительная погрешности расчётов относительно средних значений плотностей (найдены на различных геологических и строительных сайтах). Относительная погрешность не превысила 20%, погрешности могут быть вызваны как точностью измерений, так и отклонением плотности данного образца от средней (различные виды песчаников, известняков и мергелей имеют колебания плотности в пределах ± 0,5 г/куб.см).
Для определения цвета черты использована фарфоровая чашка с неглазурованным низом (фото № 28).
Фото № 28.
Цвет черты образцов на фарфоровой чашке.
(Авт. Беляева Л.)
Характеристики образцов № 1-10 систематизированы по плану описания горных пород (прил. 2) и сведены в таблицу 2 (прил. 5).
Таким образом, сделаны описание и классификация основных пород, характерных для района расположения Никулятского озера.