Из каких полезных ископаемых получают металлы из гранита
Стоит ли говорить, что гранит – это горная порода, одно из самых главных полезных ископаемых, которое активно используется сейчас в мире. Строительство, ландшафтное оформление, искусство – он нашел свое место в огромных отраслях жизни человека. Он не имеет замены, но учитывая его мультифокальный набор элементов, какой минерал не входит в состав гранита, какие его свойства, какова история происхождения – все это можно узнать в нашей статье.
Краткая информация о граните
Гранит – это минерал, а точнее, комплексное образование, имеющее естественное происхождение, поэтому способы его добычи очень разнообразны. Он имеет много видов, окрасов, отличается даже за плотностью или составом, поэтому полный разбор вопроса, какие минералы входят в состав гранита, будет полезным для составления полного представления об этом материале.
Несмотря на то, что в быту он получил звание «минерал», из-за своего внешнего вида, правильнее будет считать его горной породой. Ученые доказали, что учитывая его состав, нужно вывести четкую классификацию по химическому составу и плотностным характеристикам. Он состоит из минералов однородной структуры, поэтому изначально это ввело многих ученых в заблуждение, и ввело в обиход немного ложное название.
Его распространение повсеместно, даже человек, который не связан с горным делом, знает, насколько разнообразно это сырье. Памятники, заборы, оградки, садовые дорожки – все они могут очень сильно отличаться, хотя сделаны из одной горной породы. В этом и заключается главная сложность – от наличия в нем того или иного минерала, внешний вид, качество и плотность будут очень отличаться.
Как появился гранит на Земле
Ученые провели очень много исследований. Для того, чтобы определить, каким образом образовалась эта горная порода, почему ее состав настолько разнообразен. Сейчас существует 2 естественных обоснования его образования:
- Магматический;
- Метаморфический.
Во время извержения вулканов большое количество сырья расплавлялось при высокой температуре, не только металлы подвергались ее воздействию. Соединения из углерода меняли кристаллическую структуру, что и стало причиной возникновения горной породы. Но они были не одинакового состава, поэтому при застывании, в граните были вкрапления разнообразных минералов в граните, которые напоминали зерна. Даже слово «granum», от которого в дальнейшем и произошло название горной породы, означает – зернистый.
В основе возникновения гранита лежит воздействие высоких температур на различные соединения углерода, но расплавленная магма – это не единственный источник тепла на Земле. Ученые описывают процесс гранитизации – когда при движении тектонических плит воздействие на их слои было настолько сильным, что приводило к изменению кристаллической решетки минералов и сплавляло их в один пласт. Интересно то, что при похожем механизме, возникают два абсолютно разных продукта, так сильно отличающихся между собой.
Существует мнение, что гранитные образования – это визитная карточка Земли и он не имеет аналогов на других планетах. Найденные образцы на Венере и Луне всего лишь косвенные, при этом их состав совершенно отличается.
Минеральный состав гранита
Эта горная порода не состоит из одного минерала, а ее разные представители могут отличаться даже по химической структуре. Какие минералы входят в состав – полевой шпат, слюда, кварц. Подобным набором элементов обладает и гнейс, но его плотность сильно уступает гранитным образованиям, что ограничивает его применение в строительстве.
Полевые шпаты
Это основная часть состава горной породы гранит, ведь шпат составляет больше 50% от всего сырья. Но даже она отличается по количеству составных частей, поэтому в зависимости от того, какой химический элемент преобладает в ископаемом минерале, его плотностные и цветовые свойства будут очень отличаться между собой. Даже в этой неметаллической породе иногда встречаются примеси металлов или их ионы.
Основной частью шпата является плагиоклаза, которая и составляет кристаллическую решетку всего камня. Она делится на несколько видов, в зависимости от химического состава или соотношения составных элементов. Чистым являются только альбит (NaAlSi₃O₈) и анортит (CaAl₂Si₂O₈). Остальные похожи на олигокласт, имеющий в составе CaAl₂Si₂O₈ и NaAlSi₃O₈, но соотношение этих веществ будет 3/7, в андезите 1/1, в лабрадоре 7/3, в битовните 9/1.
Они легче поддаются плавлению, что объясняет превалирование этих веществ. Помимо их, можно встретить и минералы с калием (KAlSi₃O₈). Они являются самыми красивыми, например, лунный камень, который используется для украшений. Также можно найти ортоклаз, микроклин, санидин. Их плотность тоже выше, чем у кальциевых шпатов, как и температура плавления.
Кварциты
Большое количество в составе горного ископаемого и кварца (SiO₂), но чаще он встречается в виде песков. Среднее содержание его в граните достигает 35%.
Также как шпатов, кварциты тоже делятся на несколько видов:
- псевдокубическая (кристобалит);
- гексагональная (тридимит);
- моноклинная сингония (коэсит);
- плотная октаэдрическая (стишовит).
Состав их одинаков, они отличаются по плотности. Образование кварцитов метаморфическое, для их получения нужно высокое давление. Самым редким из этих камней является стишовит. Его находят только в местах падения метеоритов, где достигается максимальное давление на породу.
В граните встречаются его смеси с другими веществами, но человеку известны и более чистые – аметист, кошачий глаз, оникс, гелиотроп, цитрин.
Слюда и ее разновидности
Меньше всего в гранитной породе находится слюды – до 10%. Но нельзя недооценивать ее роль в его образовании, ведь именно она обеспечивает его стойкость и плотность. В ее состав входит большое количество металлов, а молекулярная структура не решетчатая, а слоистая.
Основные виды слюды:
- мусковит KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂;
- биотит KMg₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂.
Вместо магния иногда могут встречаться соединения и с железом, и с фтором. Интересно то, что, несмотря на цементирующие свойства этого материала, слюда является радиоактивной. Ее использование в строительстве опасно для здоровья человека. Камни с повышенным количеством слюды используют в облицовке внешних поверхностей и для нежилых помещений.
Другие классификации гранита
Геохимическая классификация Уайта и Чаппела чаще используется в зарубежных странах. Различаются граниты по основному элементу, что показывает их состав и указывает на тип происхождения. Например, если горная порода образовалась в результате плавления метаосадочных субстратов – ее относят в группу S (sedimentary). Они имеют большие концентрации таких элементов, как K2O и Rb. А вот вещества магматического происхождения попадают в группу I (igneous), где преобладают CaO, Na2O. Это обусловлено тем, что они не попадают под влияние осадочных факторов – ветра или воды, или же их воздействие незначительно, в отличие от первой группы.
M (mantle) тоже магматического происхождения, но при их формировании образуются толеит и базальт. Большое количество гранитов, в состав которых входит этот тип, образуется в океанических плитах, поэтому их состав очень отличается от предыдущих. Последний тип – А (anorogenic). Его разительное отличие в том, что он образуется в щелочной среде, а не кислой. Их формирование происходит в нижних частях земной коры, где доступ кислорода к слоям минимален.
Наибольшее количество гранитов образуется при столкновении двух тектонических плит, поэтому максимальное скопление месторождений находится в гористой или складчатой местности. Этот процесс называется коллизия. Самое маленькое количество гранитов получается на дне океанов. Такое явление можно объяснить тем, что толщина земной коры в этой местности намного ниже, поэтому воздействие температуры и давления значительно снижается.
Заключение
В мире гранит – это очень распространенная горная порода, использующаяся в строительных и облицовочных целях. Минералы в составе гранита достаточно разнообразны, но в целом выделяют 3 группы для их классификации. Огромную роль в этом вопросе играет тип процесса формирования и среды, где они находятся. Структура минералов тоже очень важна – ведь от типа кристаллической решетки и соотношения элементов зачастую зависит плотность, долговечность и даже цвет.
Класс: 3.
Тема: Полезные ископаемые.
Цели:
1. Сформировать у школьников представления о
характерных особенностях горных пород, их
разнообразии и распространенности в природе,
привести знания детей о горных породах в систему.
Усвоить понятия: полезные ископаемые,
месторождения, минерал (составная часть горных
пород)
2 .Развивать умения различать полезные
ископаемые.
3. Воспитывать бережное отношение к природе,
охрана и рациональное использование полезных
ископаемых.
Тип урока: открытие новых знаний
Методы: словесный, наглядный,
частично-поисковый, деятельностный
Ход урока
1. Самоопределение к учебной деятельности
Проведение психологического энергизатора –
это игра, которая связана с психическими
процессами человека, то, что даёт энергию и
стимулирует к жизни.
Массаж “Друг за другом”.
Дети становятся в круг друг за другом, глядя в
затылок впереди стоящего. Проводится массаж по
спине соседа:
- Светит солнце (поглаживание)
- Пошёл мелкий дождик (лёгкое постукивание
пальчиками) - Налетел ветерок, и полетели листья
(похлопывание по спине) - Дождик переходит в град (более сильное
постукивание пальчиками по спине) - Снова налетел ветер, и всё смёл (поглаживание
справа налево) - Начинается листопад (похлопывание ладошками по
спине) и т.д.
– Скажите, какой раздел в окружающем мире мы
начали изучать? (Горные породы)
– Что такое горные породы? (Это различные
вещества, которые залегают на поверхности и в
толще Земли большими массами)
– Назовите места, где могут залегать горные
породы? (Горные породы лежат повсюду: под
фундаментами домов, под асфальтом улиц и
площадей в городах, под слоем почвы лесов, полей,
лугов, на дне рек, озер, морей и океанов)
2. Актуализация знаний. Для того чтобы
вспомнить горные породы разгадаем кроссворд.
Вертикаль:
| 1. | Он черный, блестящий Помощник настоящий. Он несет в дома тепло От него всегда светло. (Уголь) |
| 2. | Не зря она варилась в доменной печи На славу получились ножницы, ключи. (Руда) |
| 3. | По трубе течет, Пироги печет. (Газ) |
| 4. | Без нее не побежит Ни автобус, ни такси, Не поднимется ракета Отгадайте что же это? (Нефть) |
| 5. | Покрывают им дороги, Улицы в селеньях. А еще он есть в цементе. Сам он удобренье. (Известняк) |
| 6. | Росли на болоте растения, Стали топливом и удобрением. (Торф) |
Горизонталь:
Очень прочен и упруг,
Строителям надежный друг.
Дома, ступени, постаменты
Красивы, станут и заметны. (Гранит)
– На какие группы можно распределить эти горные
породы? (Ответы детей)
1 вариант.
Горные породы бывают: твердыми (уголь, руда,
известняк, гранит, торф), жидкими (нефть),
газообразными (газ).
2 вариант.
Горные породы, состоящие из одного минерала
(газ, нефть, известняк)
Горные породы, состоящие из нескольких
минералов (руда, гранит, торф)
– Что такое минерал? (Естественное образование
кристаллической структуры, залегающее в
глубинах или на поверхности Земли)
– Назовите однокоренные слова к слову минерал.
(Минеролог, минералогия, минералка)
– Минералогия –наука о минералах.
– Минералог – специалист по минералогии.
– Минералка – столовая минеральная вода. Чем
является вода? (Горной породой)
Итог – вывод: Различные вещества, которые
залегают на поверхности и в толще Земли большими
массами называют горными породами. Они состоят
из минералов. Бывают жидкими, твердыми,
газообразными.
3. Постановка цели деятельности
– Сегодня на урок я принесла вырезку из газеты
№11, ноябрь 2010. Зачитаю цитаты:
“…на проведение ГРР за отчетный период
государством было потрачено 18,9 млрд. рублей.
В частности, на поиск углеводородного сырья в
прошлом году предполагалось выделить 10,65 млрд.
рублей бюджетных средств…”.
“…в области геологоразведки приоритет, как и в
прошлом году, отдается изучению Восточной Сибири
и Республики Саха (Якутия). Речь идет об участках
недр, примыкающих к трассам строительства
нефтегазопроводов. В сибирском регионе
планируют потратить 4,3 млрд. рублей на
бурение…”
– Как вы думаете, почему государство готово
выплачивать такие деньги на добычу горных пород?
(Горные породы полезны человеку)
– Так, о чем же мы будем говорить сегодня на
уроке, сформулируйте тему урока и поставьте цель.
(Тема: горные породы полезные человеку. Цель:
узнать и исследовать, чем они полезны человеку.)
4. Изучение нового материала
– Чем полезны: – песок? (Применяют в
строительстве, в песочнице дети играют с песком )
– глина? (Изготавливают посуду, кирпичи)
– известняк? (Мел, строительный материал)
– нефть? (Из неё получают бензин, краски, керосин)
– природный газ? (Отопление в деревенских домах,
для газовых плит)
– торф? (Топливо)
– гранит? (Памятники)
– Молодцы! Все верно. Вы смогли доказать, что эти
горные породы полезны. Дополним наши знания,
используя учебник. Разделимся на семь групп.
- 1 группа – найдет информацию о песке;
- 2 группа – о глине;
- 3 группа – об известняке;
- 4 группа – о нефти;
- 5 группа – о торфе;
- 6 группа – об угле;
- 7 группа – о железных рудах;
- 8 группа – о граните
Один ученик от группы рассказывает о пользе
горных пород.
Песок используют для производства стекла.
Для этого песок специально смешивают с известью
и содой, ставят в специальные печи. От сильного
жара смесь плавится и получается жидкое стекло.
Его заливают в формы, где оно остывает и
становится твердым.
Из белой глины делают прекрасную тонкую
фарфоровую посуду, керамзитовые шарики, которыми
засыпают потолки, они служат утеплением
Известняк является строительным материалом,
идет на изготовление цемента, бетона,
железобетона и пенобетона. Из него получают
известь, строительные камни, известковые
растворы. Много лет назад здания в Москве строили
из белого известняка. Некоторые из них
сохранились до сих пор: Колокольня Ивана
Великого, Большой Театр.
Из гранита сооружают набережные опоры
мостов. Отполированный гранит используют для
облицовки зданий, станций метро, складывают из
кусочков гранита настенные картины – мозаики.
Из нефти получают краски, лекарства, духи,
синтетические материалы, солярку, керосин, мазут,
шины, камеры колес, рыболовную леску,
полиэтиленовые пакеты.
Торф – это прекрасная теплая подстилка для
домашних животных, так как сухой торф хорошо
впитывает влагу. А если смешать с навозом,
становится прекрасным удобрением для огородов и
полей – это гарантия хорошего урожая. Торф можно
использовать как топливо для печей и на
электростанциях. Из торфа получают спирт, уксус,
газ, технический воск, кокс – т.е. он хорошее
химическое сырье.
Уголь – источник тепла и электроэнергии. На
специальных электростанциях ток вырабатывается
с помощью каменного угля. Из каменного угля
делают краски, пластмассы, резину, даже
лекарства. Без угля невозможна выплавка
металлов.
Из железных руд получают железо и его сплавы:
чугун и сталь. Из руд цветных металлов получают
медь, алюминий, цинк, свинец, серебро, золото и
многие другие металлы. Эти металлы называют
цветными, потому что имеют разнообразную
окраску. Металлы хорошо проводят тепло и
электричество. Поэтому электрические провода
делают из металла. Рельсы, кровля для крыш,
водопроводные трубы изготовлены из различных
металлов.
– Как можно назвать горные породы, которые
полезны людям? (Предположения детей)
– Такие горные породы называют полезными
ископаемыми. Почему ископаемыми? (Так как их
выкапывают из недр Земли)
– А место скопления полезных ископаемых в земле
называется месторождением. От каких слов
образовалось слово месторождение? (Место,
родиться)
– На какие группы можно разделить полезные
ископаемые в зависимости от назначения? (Дети
высказывают предположения, например: “Одни
полезных ископаемых, такие как песок, глина,
мрамор, гранит, известняк – применяют в
строительстве”)
– Каким общим свойством объединены: уголь,
нефть, природный газ, торф? (Они горят)
– Поэтому их называют горючими полезными
ископаемыми и используют в основном как топливо.
– Полезные ископаемые, в состав которых входят
железо и цветные металлы, называют рудами.
Итог – вывод: Все природные богатства,
которые люди добывают из глубин земли,
называются полезные ископаемые. Полезные
ископаемые бывают: горючие, строительные, рудные.
– Обратите внимание на дома в нашем городе.
Какие полезные ископаемые были использованы при
их строительстве?
– Назовите горючие полезные ископаемые. Как их
используют?
– Есть ли в нашем городе памятники? Из чего они
сделаны?
– Вспомните сказку Х.-К. Андерсена, герой которой
был сделан из металла. Из какого металла? Что с
ним случилось в конце сказки и почему?
5. Этап самостоятельной работы с самопроверкой
по эталону
Тест
1. Как называется место, где залегают полезные
ископаемые?
- Шахта
- Карьер
- Месторождение
2. Из какого полезного ископаемого получают
металлы?
- Из угля
- Из гранита
- Из руды
3. Из какого полезного ископаемого получают
бензин?
- Из угля
- Из нефти
- Из газа
4. Какое полезное ископаемое идет на
изготовление посуды?
- Гранит
- Нефть
- Глина
5. Что не является горючим полезным ископаемым?
- Каменный уголь
- Гранит
- Торф
6. Какое полезное ископаемое является жидким?
- Нефть
- Глина
- Газ
Ответы на тест
1. Как называется место, где залегают полезные
ископаемые?
- Шахта
- Карьер
- Месторождение
2. Из какого полезного ископаемого получают
металлы?
- Из угля
- Из гранита
- Из руды
3. Из какого полезного ископаемого получают
бензин?
- Из угля
- Из нефти
- Из газа
4. Какое полезное ископаемое идет на
изготовление посуды?
- Гранит
- Нефть
- Глина
5. Что не является горючим полезным ископаемым?
- Каменный уголь
- Гранит
- Торф
6. Какое полезное ископаемое является жидким?
- Нефть
- Глина
- Газ
6. Итог урока
– Какая тема урока была рассмотрена сегодня?
(Полезные ископаемые)
– Рассмотрите схему (Приложение 1).
Расскажите, как используют различные полезные
ископаемые. Приведите свои примеры.