III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

УРАЛЬСКИЕ ГОРЫ: МОЛЧАЩЕЕ ВЕЛИКОЛЕПИЕ ИЛИ КАМНИ НЕ ЛГУТ
Малышев М.С.
Автор работы награжден дипломом победителя первой степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Смотрю – неизвестная местность,дорога та в гору идёт,а я всё блуждаю в окрестности,и пусть соловей поёт.

Ущелья и камни, пещерыи змеи в пещерах живут,и чувство недремлющей веры, я знаю, что камни не лгут.

Почему именно уральские горы? - удивитесь вы!

Всё началось, когда на уроке географии я узнал, что формирование рельефа любого участка Земли происходит, прежде всего, под влиянием внутренних сил Земли - которые способны объединить или разделить континенты, а также создать горы на месте равнин. А формирование рельефа Южного Урала началось еще в мезозойскую эру, около 160 млн. лет назад.

3

Меня очень поразило, как давно возникли горы Урала и мне захотелось узнать какие «тайны» могут хранить горные породы в нашей местности.

Из различных источников я узнал, что гранитные породы дают повышенный радиоактивный фон, который в несколько раз превышает естественный природный показатель.

В современных реалиях, когда очень остро стоят экологические проблемы, необходимо понимать, насколько сильно влияет деятельность ФГУП ПО «Маяк» на состояние радиации в регионе. Часто жители соседних городов с опаской относятся к деятельности химического комбината «Маяк». Есть ли угроза для жителей соседних населенных пунктов?

Своё исследование я посвятил объявленному в России 2017 году экологии.

Взяв карту Челябинской области, я, совместно с родителями, решил замерить радиоактивный фон горных пород в некоторых городах, а также замерить фон горных пород в этих местностях.

Проанализировав измерения, я решил составить таблицу уровня радиации горных пород в различных населенных пунктах Челябинской области.

Предмет исследования:

Горные породы Урала и их радиоактивный фон.

Цель исследования:

1.Изучить горные породы, как природные источники радиоактивного излучения.

2.Освоить способы замера радиоактивного фона горных пород.

Задачи исследовательского проекта:

1.Изучить специальную литературу, узнать о разнообразии горных пород, слагающих уральские горы.

2.Измерить радиоактивный фон горных пород Урала нашей местности.

Практическая значимость. Результаты и материалы исследования могут быть использованы широким кругом людей.

4

Ход выполнения исследовательского проекта:

1.Экскурсия в Челябинский государственный краеведческий музей - сентябрь 2016 года;

2.Сбор информации - сентябрь-ноябрь 2016 года.

3.Выполнение практической части проекта - декабрь 2016 года.

4.Обобщение и анализ полученной информации - январь 2017 года.

5.Оформление исследовательского проекта - февраль 2017 года.

6.Подготовка к защите проекта и защита проекта – февраль - март 2017 года.

1.Теоретическая часть.

1.1.Немного из истории:

Урал, как горная страна, существует с очень древних времен.

В течение такого длительного периода много раз менялись клима- тические условия, горные породы подвергались действию жары, мороза, воды, ветра. Урал — древняя складчатая область, пережившая несколько вулканических циклов, отчего и его горные породы претерпели большие изменения. Своеобразному выветриванию горные породы подвергались на Урале в мезозойские века истории земли, когда здесь, господствовал влажный субтропический климат и вся поверхность была, покрыта мощной растительностью, защищающей горные породы от непосредственного размыва с поверхности. В результате этого своеобразного и продолжительного континентального выветривания горные породы Урала имеют очень мощную древнюю кору выветривания, состоящую из остаточных продуктов их разложения. Отложения, древней коры выветривания на Южном Урале достигают мощности нескольких десятков, а в отдельных местах и сотен метров. Уральские горы узкой полосой протянулись вдоль восточной ок-

раины Русской равнины. Длина их более 2000 км. Ширина их в самом узком месте 40-50 км, а в самой широкой до 150 км.

5

1.2. Особенности Уральских гор

Урал состоит из нескольких горных цепей, протянувшихся параллельно друг

другу в меридиональном направлении. Их разделяют продольные межгорные

понижения. Горные хребты обычно имеют плоские или куполообразные вер-

шины, покрытые россыпями камней. Над россыпями иногда возвышаются ска-

листые останцы. В северной части гор встречаются вершины в виде зубчатых

гребней. Западный склон Урала пологий. На его поверхности обнажаются более

молодые палеозойские отложения: известняки, песчаники, гипсы. Восточный

склон Урала более узкий и крутой. Среди горных пород, слагающих его, преоб-

ладают магматические горные породы. Уральские горы были сформированы

во время герцинской складчатости, позднее они были разрушены до состояния

равнины (пенеплен). Затем в кайнозойскую эру горы вновь испытали омоложение

6

и поднятие. Они представляют собой складчато - глыбовые горы. Высочайшей вершиной Урала является гора Народная. Ее высота 1895 метров. Недра Урала необыкновенно богаты, что связано с интенсивными магматичес-кими процессами в прошлом, а также с метаморфизмом горных пород. В центре Урала обнаружены древние докембрийские отложения. С ними связаны запасы драгоценных и поделочных камней. Восточные склоны Урала богаты рудами черных и цветных металлов. Во многих местах гор имеются месторождения асбеста. На западных склонах добывают калийные соли, гипс, известняки и алмазы.

7

1.3. Различия радиоактивного фона горных пород.

Естественная радиоактивность — это закономерное явление, обусловленное

наличием в атмосфере радона 222Лп и продуктов его распада, а также воздей-

ствием космических лучей. Образуясь в группы, они затем через поры почвы

проникают в приземный слой атмосферы, создавая так называемую естествен-

ную (природную) радиоактивность, обусловленную присутствием в горных

породах и почве радиоактивных элементов - это есть естественное ионизирую-

щее излучение радиоактивных веществ. Как правило, естественная радиоак-

тивность не вызывает явных отрицательных явлений, так как к ней жи-

вые организмы приспособились.

Природный радиоактивный элемент радон содержится в газах, поднимаю-

щихся из недр земли. Это тяжелый газ, редко встречающийся в природе, не

имеет запаха, вкуса и цвета. Основным источником радона, являются горные

и осадочные породы, содержащие уран 238U. Радон накапливается в тектони-

ческих структурах. Туда он поступает по системам микротрещин из горных пород и скапливается в их пустотах. Или в незначительных количествах в порах этой породы. Далее радон способен выделяться наружу, при нарушении гер-

метичности этих пустот (геологические разломы, трещины). Также нужно обра-

тить внимание, что радон образовывается только в грунтах и почвах, содержа-

щих радиоактивные элементы - уран 238U и радий 226Ra.

8

То есть, если в уральских горах содержание этих элементов в грунтах, почве

и скальных породах в очень малых количествах, либо не содержится вовсе,

то угрозы облучения радиацией от радона - нет, а соответственно для таких

регионов норма естественного радиационного фона это 0,07 мкЗв/час.

Самыми распространенными горными породами на Урале: является глубинные

породы — габбро, образовавшиеся при застывании магмы под слоем земной

коры. Название от латинского glaber – « ровный, гладкий» и итальянского

gabbia – «решетка, клетка. Структура всех габбро гранитовидная, равномерная.

Текстура массивная, иногда пятнистая или полосчатая. Цвет - черный или тем-

но-зеленый, иногда встречается пятнистая порода.

Габрро широко распространены от южной до северной границы Челябинской

области и слагают крупные массивы главного гранитного пояса Урала.

Гранит- магматическая горная порода, главной составной частью, которой

является калиевый полевой шпат. Это самая распространенная горная порода в

земной коре. Граниты развиты преимущественно в горных местностях, где

осадочные породы смяты в сложные складки и нарушены разломами.

Название от латинского granum — зерно.

Гранит представляет собой зернистую вулканическую массивную породу,

которая образовалась в процессе постепенного остывания и затвердевания маг-

мы на достаточно большой глубине.

9

Цвет серый, желтоватый, розовато-серый до розовато-красного.

Граниты покрывают в двадцать раз большую площадь, чем все остальные

глубинные породы, вместе взятые, и составляют около 35% всех магматичес-

ких пород Урала.

Глинистый сланец — метаморфическая горная порода слоистого срастания

минералов. Состоит из тонких глинистых частиц с примесью пылеватых частиц

кварца, а иногда и частиц хлорита. Глинистый сланец имеет тусклую поверх-

ность, характерный запах глины. Окраска серо-зеленоватая, черно - желтая и

красновато - бурая. Он легко распадается на плитки и не размокает в воде.

В Челябинской области известно несколько месторождений сланца , самое

распространенное Атлянское месторождение ,расположено в 16 км к юго-

западу от г. Миасс и в 5,5 км к северо-востоку от поселка Верхний Атлян.

Заинтересовавшись этой темой, я решил провести замеры уровня радиации горных пород своей местности.

10

1.4. Прибор, комбинированный для измерения ионизирующих излучений

РКБС-104.

Для практической части своей работы я использовал прибор РКСБ-104, предназначенный для индивидуального использования с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. РКСБ-104 – малогабаритный радиометр (дозиметр) с ручным выбором режимов и пределов измерения. Благодаря функции "дежурный режим" прибор не требует постоянного контроля за радиационной обстановкой: при превышении установленного порога дозиметр подаёт звуковой сигнал об опасности. Этот прибор выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения:

-мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения;

- плотности потока бета - излучения с поверхности;

- удельной активности радионуклида цезий-137 в веществах,

- звуковой сигнализации при превышении порогового значения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения. (см. приложение 1)

11

2. Практическая часть

Для проведения практической части своего исследования я выбрал следующие города Челябинской области :

- Миасс,

- Карабаш,

- Кыштым,

- Озёрск,

- Касли,

- Вишневогорск

- Верхний Уфалей (см. приложение 3)

Вместе с родителями на автомобиле мы поехали проводить замеры радиоактивного фона. В план своих действий я включил:

- замеры радиоактивного фона в черте города,

- замеры радиоактивного фона горных пород вблизи данного города.

Условная схема местности, где проводились замеры:

2.1.Замеры уровня радиоактивного фона горных пород уральского хребта

С помощью прибора РКСБ-104, для уверенности, я проводил по 3 замера на каждых исследуемый объект. (см. приложения 4)

Безопасной для населения считается величина 0,5 микрозиверт в час (мкЗв/ч), что соответствует 50 микрорентген в час. В большинстве районов радиацион-ный фон не превышает 0,2 мкЗв в час, что и доказали мои замеры. Из трех замеров я выбрал среднее значение.

Результаты показаний я внес в таблицу 1.12

2.2. Составление сравнительной таблицы на основании замеров и условной схемы местности

Таблица 1

Городская территория

Средний

уровень

замера

городской зоны

Горные породы вблизи данного города

Средний

уровень

замера

горных город

Примечание

1.

г. Миасс

0,14 мкЗв/ч

Глинистый сланец

0,17 мкЗв/ч

 

2.

г. Карабаш

0,12 мкЗв/ч

Глинистый сланец

0,15 мкЗв/ч

 

3.

г. Кыштым

0,14 мкЗв/ч

Глинистый сланец

Гранит

0,17 мкЗв/ч

 

4.

г. Озёрск

0,16 мкЗв/ч

Гранит

0,18

мкЗв/ч

 

5.

г. Касли

0,13

мкЗв/ч

Гранит

0,16

мкЗв/ч

 

6.

г. Вишневогорск

0,16 мкЗв/ч

Гранит

0,33 мкЗв/ч

 

7.

г. Верхний Уфалей

0,13

мкЗв/ч

Гранит

Глинистый сланец

0,24

мкЗв/ч

 

13

Проанализировав полученные замеры радиоактивного фона горных пород, я пришел к выводу: что все горные породы имеют различный радиоактивный фон. Повышенный радиоактивный фон показали замеры горных пород (гранит и глинистый сланец) в районе г. Верхнего Уфалея и г. Вишневогорска.

2.3. Методы, которые я использовал в своей работе:

1. картографический (анализ карт: физической, геологической)

2. экспедиционный (посещение разных городов Челябинской области)

3. исторический (изучение геохронологии Урала)

4. статистический (анкетирование и обработка информации)

5. инструментальный (применение приборов и инструментов)

3. Анкетирование

В нашем классе мною был проведен опрос среди учащихся и родителей. В анкете было предложено 3 вопроса, на которые необходимо было ответить «да» или «нет». В опросе приняло участие 27 учеников моего класса и 15 родителей. (см. приложение 5)

Вопросы были следующими:

1. Знаете ли вы протяженность уральских гор?

2. Знаете ли вы, какие горные породы слагают Уральские горы и их возраст?

3. Знаете ли вы, что у горных пород разный радиоактивный фон, а у некоторых - повышенный?

На поставленные вопросы я получил следующие результаты, показанные на графиках 1 и 2. (см. приложение 2)

14

Выводы по опросу:

по полученным результатам проведенного опроса я сделал вывод, что не все мои одноклассники в достаточной мере владеют верной информацией о протяженности уральских гор, о возрасте горных пород, слагающих Уральский хребет и о радиоактивном фоне горных пород.

Опрос среди взрослых показал сравнительно лучшие результаты.

4.Выводы

В процессе работы я изучил историю формирования, свойства и особенности горных пород уральского хребта в данной местности.

В ходе теоретической части своей работы:

  1. Я побывал в Челябинском государственном краеведческом музее.

  2. Изучил специальную литературу.

  3. Узнал о том, что Уральские горы состоят из большого количества горных пород и некоторые их них имеют повышенный радиоактивный фон.

При проведении практического эксперимента я научился:

- пользоваться прибором для измерения ионизирующих излучений РКСБ-104, т.е. производить замеры радиоактивного фона горных пород,

- освоил навыки работы с картой данной местности,

- продолжил совершенствование и составил свою карту, как наглядное пособие,

- провел анкетирование своих одноклассников и родителей.

В результате проведенного исследования и практической работы мне удалось произвести замеры радиоактивного фона горных пород, и на основе своих замеров составить сравнительную таблицу.

15

На основании проведенного анкетирования, я поделился полученными зна-ниями со своими одноклассниками и показал в классе на уроке географии

условную карту местности, где проводились мои исследования и сравни-тельную таблицу замеров горных пород. Многие ребята проявили интерес и желание провести аналогичное исследование.

Я сделал вывод, что все горные породы имеют радиоактивный фон, а некоторые – повышенный, это отражено в сравнительной таблице 1.

Ещё я заметил, что на Урале довольно часто встречаются горные породы с повышенным радиоактивным фоном. Но никакой опасности жизни и здоровья, для жителей Челябинской области, они не представляют.

В результате анализа проведённых замеров я сделал вывод, что деятельность ФГУП ПО «Mаяк» не влияет на радиационную обстановку окрестных населённых пунктов. И в нашем городе Озёрске природный радиационный фон не превышает допустимых норм.

Эта работа так увлекла меня, что я захотел усовершенствовать свои познания в этом предмете, и, возможно, это станет для меня профессией.

16

Используемая литература

- Алиев Р. А., Калмыков С. Н. «Радиоактивность» — Москва, Лань, 2013 г.

- Батенёв Л.М. «История Горного Урала» научное издание. Екатеринбург, 2009.

- Герасимов А.П. «Магматические горные породы и их происхождение» — Санкт-Петербург, 2012 г.

- Голицын М.С. «Я познаю мир», «Издательство АСТ»,2001г.

- Григорьева Е.В. «Природа Южного Урала», издательство «Арбис»-2012г.

- Кириллова И.А. «Легенды Южного Урала», ООО «Издательский дом «Аркаим»-2009г.

- Сулейманов Е.В., Коршунов А.О. «Радиоактивность в окружающей среде» - учебное пособие НГУ им, Н.И.Лобачевского

- Ферсман» А.Е. Занимательная минералогия», Ленинград-1975

- Детская энциклопедия - Полезные ископаемые, ЗАО «Аргументы и факты-

детям»- от 18.03.03г.

- сайт «Uralbank.info/ural /geografuzh, php»- география Южного Урала

- сайт « chel-portal.ru.»- горные породы Южного Урала

- сайт «uralvonline.ru» - Урал общая характеристика

- сайт «urbibl.ru» - Исследователи природы Южного Урала

- сайт «southural.ru» - Орографическая схема хребтов Южного Урала

- географические карты Южного Урала

- автомобильные карты Челябинской обл.

17

Приложение 1

Диапазоны измерения

Мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения

0,1 ÷ 99,99 мк3в/ч10 ÷ 9999 мкР/ч

Плотности потока бета-излучения с поверхности

6 ÷ 6000 частиц/минсм2

Удельной активности радионуклида цезий137

2103 ÷ 2106 Бк/кг

Диапазон энергии излучения

Гамма-излучения

0,06 ÷ 1,25 МэВ

Бета-излучения

0,5 ÷ 3 МэВ

Пределы допускаемых значений основных погрешностей измерений:

- Мощности полевой эквивалентной дозы гаммы-излучения

- в диапазоне (10 ÷ 99,9) мк3в/ч

± 25 %

- Плотности потока бета-излучения с поверхности

- в диапазоне (6 ÷ 6000) частиц/минсм2

± 40 %

- Удельной активности радионуклида цезий-137

- в диапазоне (2103 ÷ 2106) Бк/кг

± 40 %

Энергетическая зависимость показаний при измерениях мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения

не хуже ... ± 25 % (по отношению к показаниям прибора от образцового источника цезий-137)

 

Время измерения, не превышает

40 с

Питание от батареи типа "Корунд" напряжением

9 В

Габариты, не более

154 × 77 × 39 мм

   

Приложение 2

График 1

График 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5