Исследовательская работа «Почему извергаются вулканы?»

Министерство образования и науки Республики Башкортостан

ГАУ ДО «Центр развития талантов «Аврора»

Конкурс исследовательских работ и проектов в рамках Малой академии наук

школьников Республики Башкортостан

Направление: « Окружающий мир»

Тема научно-исследовательской работы(проекта)

«ПОЧЕМУ ИЗВЕРГАЮТСЯ ВУЛКАНЫ?»

ФИО автора: Кульков Игорь Дмитриевич,

учащийся 4Д класса

МБОУ СОШ №11 с УИОП

имени Героя Советского Союза Рябова А.Ф.

г. Ишимбая МР Ишимбайский район РБ

Научный руководитель:

Майорова Альмира Ринатовна,

учитель начальных классов,

МБОУ СОШ №11 с УИОП

имени Героя Советского Союза Рябова А.Ф.

г. Ишимбая МР Ишимбайский район РБ

г.Уфа, 2022 год

Содержание

Введение……………………………………………………………………..стр. 3

Глава 1. Теоретическая часть………………………………………………………………………стр. 4-14

1.1. Вулкан - что это? …………………………………………………...стр. 4-5

1.2. Строение вулкана………………………………………………...…стр. 5-6

1.3. Виды вулканов……………………………………………………....стр. 6-7

1.4. Типы извержения вулканов……………………………………..….стр. 7-8

1.5. Причины извержения вулканов…………………..........................cтр. 9-10

1.6. Негативные последствия извержений……………………...........стр. 11-12

1.7. Польза вулканов…………………………………………............. стр. 12-13

1.8. Самые известные в мире вулканы…………………………….….стр. 13-14

Глава 2. Практическая часть Исследования………………………………...........................................стр. 15-17

2.1. Опыт 1 «Движение тектонических плит» ……………....................стр. 15

2.2. Опыт 2 «Процесс дегазации»…………………………………..........стр. 16

2.3. Опыт 3 «Извержение вулкана»………………………………...........стр. 17

Заключение……………………………………………………….……......стр. 18

Список использованной литературы и интернет- источников……………………………………………………………..…. стр. 19

Введение

На Земле существует много чудес. Некоторые природные явления несут в себе загадку, они очень интересны и необычны. Вулканы испокон веков привлекают внимание человека не только своей разрушительной силой, но и своим великолепием. Я заинтересовался вулканами и мне захотелось узнать о них больше информации.

Каково строение вулкана? Что происходит во время извержения? Какие бывают вулканы? Какие последствия извержения вулканов? Ответы на эти и другие вопросы и стали основой моей исследовательской работы.

Проблема: сегодня на Земле остается немало действующих вулканов. Некоторые из них могут быть опасны. Поэтому тема моего исследования кажется мне очень важной и значимой.

Актуальность проблемы: определение необходимости прогноза и оценки опасности вулканических извержений.

Цель исследования – определить причину извержения вулкана, узнать, какие процессы происходят при извержении.

Задачи:

1. Узнать, что представляет собой вулкан, изучить его виды.

2. Выяснить, как устроен вулкан, причины его извержения.

3. Определить пользу и вред этого явления.

4. Создать макет вулкана и опытным путем показать его извержение.

Объект исследования: вулкан.

Предмет исследования: процесс извержения вулкана.

Гипотеза: вулкан извергается, потому что внутри него происходят какие-то процессы.

Методы и приёмы исследования для достижения своей цели я использовал следующие: изучение научной литературы, интернет источников; просмотр научно-познавательных передач; экспериментирование и моделирование.

Теоретическая часть

Глава1

1.1. Вулкан – что это?

Вулканы(от лат. Vulcanus – огонь, пламя)– это самое зрелищное и опасное явление в мире. Испокон веков огнедышащие горы вызывали у людей ужас и восторг одновременно.

Легенда

Жил на свете бог по имени Вулкан. Нравилось ему кузнечное дело: стоять у наковальни, бить тяжёлым молотом по железу, раздувать огонь в горне. Построил он себе кузницу внутри высоченной горы. А гора стояла прямо посреди моря. Когда вулкан работал, гора дрожала от верхушки до основания, а грохот и гул разносились далеко вокруг. Из отверстия на вершине горы с оглушительным рёвом летели раскалённые камни, огонь и пепел. «Вулкан работает», - со страхом говорили люди и уходили жить подальше от горы, чтобы не спалило огнём их жилища, не засыпало пеплом их сады и поля. Говорят, с тех пор, все огнедышащие горы стали называть вулканами.

Вулкан – возвышенность, имеющая отверстие, уходящее вертикально через земную кору вглубь планеты. Однако это не всегда возвышенности, бывают вулканы, незначительно поднятые над окружающим рельефом, а бывают вообще плоские. Главное их отличие от обычных гор – способность извергать магму – внутреннее раскаленное содержимое планеты, имеющее силикатный состав и вязкую консистенцию.

1.2. Строение вулкана

         Вулкан состоит из магматического очага, конуса, жерла и кратера.

Магматический очаг

   Магматический очаг и есть, собственно говоря, основа самого вулкана. Он заполнен расплавленными породами – магмой, в которой растворены газы, находящиеся под большим давлением. Он размещается глубоко, на много километров от поверхности.

Конус и жерло вулкана

       Конус вулкана, а точнее его конусообразные склоны, сложены из слоёв затвердевшего пепла, шлаков и других продуктов извержения, которые выбрасываются из кратера.

     В центре вулканического конуса проходит главный канал, который называется жерло, по которому на поверхность поднимается к кратеру раскалённая лава.

Кратер вулкана

      Кратер вулкана – это углубление на вершине вулкана, напоминающее большую чашу или похожее на воронку, которое образовалось в результате извержения. У некоторых типов вулканов при взрывном извержении, в результате провала вершины вулкана, образуется широкая котловина. Эта котловина называется кальдера.

   Кроме центрального канала у вулкана существуют и боковые лавовые каналы. Это второстепенные каналы, по которым магма и газы поднимаются на поверхность. Эти каналы ведут к образованию побочных кратеров на склоне вулкана.

1.3. Виды вулканов

По активности вулканы делятся на: действующие, уснувшие, потухшие.

Действующие — это те вулканы, у которых в настоящее время происходит извержение. Если магма не изливается, а вулкан дымится, то его тоже причисляют к действующим.

Уснувшими считаются вулканы, которые сохранили свою форму и в недрах которых периодически происходят слабые толчки и землетрясения.

К потухшим причисляются вулканы, действовавшие когда-то в далеком прошлом, причем у них разрушены конусы.

По форме бывают: щитовидные, шлаковые, стратовулканы, купольные, сложные.Щитовидные вулканы образуются в результате многократных выбросов жидкой лавы. Эта форма характерна для вулканов, извергающих базальтовую лаву низкой вязкости: она вытекает как из центрального кратера, так и из склонов вулкана. Лава равномерно растекается на многие километры.

Шлаковые конусы выбрасывают из своего жерла только такие неплотные вещества, как камни и пепел: самые крупные обломки скапливаются слоями вокруг кратера. Из-за этого вулкан с каждым извержением становится всё выше. Лёгкие частицы отлетают на более дальнее расстояние, что делает склоны пологими.

Стратовулканы или «слоистые вулканы», периодически извергают лаву и пирокластическое вещество — смесь горячего газа, пепла и раскалённых камней. Поэтому отложения на их конусе чередуются. На склонах стратовулканов образуются ребристые коридоры из застывшей лавы, которые служат вулкану опорой. Купольные вулканы образуются, когда гранитная, вязкая магма вздымается над краями кратера вулкана и лишь небольшое количество просачивается наружу, стекая по склонам. Магма закупоривает жерло вулкана, подобно пробке, которую накопившиеся под куполом газы буквально вышибают из жерла.

Сложные вулканы- имеют сразу несколько вершин кратеров.

По месту образования: наземные, подводные.

Наземные– вулканы, расположенные на суше, на стыках тектонических плит.

Подводные - подводные вулканы, как понятно из названия, находят под толщей воды, на дне океанов. Их извержения, в большинстве своем, происходят под водой и остаются незаметны для людей. Но бывают и исключения.

Внеземные – вулканы, обнаруженные на спутниках и других планетах Солнечной системы.

1.4. Типы извержения вулканов:

- гавайское

- стромболианское

- пелейское

- плинианское

- гидроэксплозивное

  Гавайский – самый спокойный тип извержений, характеризующийся выбросом лавы с небольшим количеством газа, что формирует вулкан щитовой формы.

Для стромболианского типа извержения, названного по имени вулкана Стромболи, непрерывно извергающегося на протяжении нескольких веков характерно скопление в магме газа и образование в ней, так называемых газовых пробок. Двигаясь наверх вместе с лавой, достигая поверхности, гигантские газовые пузыри лопаются с громким хлопком из-за разницы в давлении. Во время извержения подобные взрывы происходят, раз в несколько минут.

 Пелейский тип извержения назван в честь самого массивного и разрушительного извержения XX в. – вулкана Монтань-Пеле. Извергающиеся пирокластические потоки в считанные секунды унесли жизни 30000 человек.

 Пелианский тип характерен для извержения, происходящего по типу извержения вулкана Везувий. Название этот тип получил по имени летописца, описывающего погубившее несколько городов извержение Везувия. Для этого типа характерно выбрасывание смеси камней, газа и пепла на очень большую высоту – зачастую столб смеси достигает стратосферы.

По гидрэксплозивному типу извергаются вулканы, находящиеся на мелководье в морях и океанах. В подобных случаях образуется большое количество пара при контакте магмы с морской водой. Процесс извержения может длиться от нескольких часов до многих лет. Извержения вулканов относят к геологическим чрезвычайным ситуациям.

1.5. Причины извержения вулканов

  Наша Земля – это горячий шар с тонкой холодной оболочкой. Если бы можно было взглянуть на Землю в разрезе, она выглядела бы так: сначала идет тонкая земная кора (литосфера, которая не представляет собой единое целое, она образована отдельными плитами), под ней находится толстый слой мантии. Затем идет жидкое внешнее ядро, и, наконец, твердое внутреннее ядро.

Температура мантии — тысячи градусов. Ближе к ядру температура мантии больше, ближе к коре — меньше. Из-за разницы температур происходит перемешивание вещества мантии: горячие массы поднимаются вверх, а холодные — опускаются (так же, как закипающее молоко в кастрюле, но только происходит это в тысячи раз медленнее). Мантия, хоть и разогрета до огромных температур, но из-за колоссального давления в центре Земли она не жидкая, а вязкая, как очень густая смола. Литосфера как бы плавает в вязкой мантии, немного погрузившись в нее под тяжестью своего веса.  Достигая подошвы литосферы, остывающая масса мантии какое-то время движется горизонтально вдоль твердой каменной «скорлупы», но затем, остыв, она снова опускается в направлении центра Земли. Пока мантия движется вдоль литосферы, вместе с ней поневоле движутся и куски земной коры (литосферные плиты), при этом отдельные части каменной мозаики сталкиваются и наползают друг на друга.  Часть плиты, которая оказалась снизу (на которую наползла другая плита), постепенно погружается в мантию и начинает плавиться. Так образуется магма — густая масса расплавленных пород с газами и парами воды. Магма легче, чем окружающие породы, поэтому она медленно поднимается к поверхности и накапливается в так называемых магматических очагах. Они располагаются чаще всего вдоль линии столкновения плит.

Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге напоминает дрожжевое тесто: магма увеличивается в объеме, занимает всё свободное пространство и поднимается из глубин Земли по трещинам, норовя вырваться на волю. Как тесто приподнимает крышку кастрюли и вытекает через край, так и магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность. Это и есть извержение вулкана.

  Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы. Газы, входящие в состав магмы стремятся к выходу на поверхность к кратеру и поднимают за собой магму. Чем ближе к кратеру, тем газов становится больше, магма изменяет состав и превращается в лаву. Извержение вулкана начинается с выброса газов и вулканического пепла. Так же могут происходить взрывы, тогда в воздух из жерла вылетают вулканические бомбы- куски застывшие лавы, а потом расплавленная лава стекает по склону. После бурного процесса извержения давление в магматическом очаге снижается, и извержение вулкана прекращается.

1.6. Негативные последствия вулканов

Опасности, которые несут в себе вулканы, очень многообразны. Извержения вулканов разрушают дома, сжигают посевы, уничтожают скот и убивают людей. Наиболее опасными явлениями для человека и окружающей среды при извержении вулканов являются образующиеся при этом продукты извержений вулканов. Вулканы могут извергать: лавовые потоки, вулканические «бомбы», вулканическую пыль, грязевые потоки.

Раскаленные лавовые потоки – уничтожают или накрывают все на своем пути - дороги, сооружения, сельскохозяйственные земли, которые на много столетий исключаются из хозяйственного использования.

Вулканические "бомбы", имеющие размеры от небольшой гальки до огромных кусков камня и пластичной раскаленной лавы, могут разлетаться на значительные расстояния. Но, пожалуй, еще более страшным явлением можно назвать выпадение раскаленноговулканического пепла, который не только уничтожает все вокруг, но и может засыпать толстым слоем целые города. При попадании в такой пеплопад спастись практически невозможно. Вулканический пепел - на самом деле не пепел, а порошкообразный камень, выброшенный из вулкана в облаке пара и газов. Это абразивное, раздражающее и тяжелое вещество - под его весом могут ломаться крыши. Он может задушить урожай, заблокировать дороги и водные пути, а в комбинации с токсичными газами также может вызвать осложнения с легкими у детей, пожилых людей и больных легочными заболеваниями.

Грязевые потоки - слои пепла, смешанные с водой, грязью, камнями. Они могут перемещаться со скоростью до 100 км/ч с самым разрушительным эффектом, убежать от них практически невозможно.

1.7. Польза вулканов

Несмотря на свою разрушительную силу, вулканы приносят и пользу людям. Извержения порождают газы и горные породы, которые человек использует в своей жизни. Эти огнедышащие горы также дарят человеку горячую воду, энергию, различные металлы и даже драгоценные камни.

Вулканический пепел обогащает почву, т.к. содержит необходимые для растений питательные вещества, вот почему земли вблизи вулканов очень плодородны. Из пепла также делают различные удобрения, лекарства.

Горные породы, порождаемые извержениями вулканов, уже давно используются человеком для строительства домов и церквей. Например, базальт из-за его прочности всегда использовался для мощения дорог. Шлаки, или мелкие частички лавы, используются для производства бетона и чтобы фильтровать воду на очистных станциях. Пемза, испещренная дырочками, оставленными газами магмы, служит прекрасным звукоизолятором. Обладая очень шероховатой поверхностью, она входит в состав канцелярских резинок, некоторых видов зубной пасты.

Вулканы извергают большое количество таких металлов, как медь, железо и цинк, столь необходимых для промышленности. Что касается серы, то ее собирают (особенно в Индонезии) для того, чтобы производить спички, красители и удобрения. Также ее добавляют в каучук, чтобы сделать его более износостойким.

Также в вулканах находят алмазы, золото и полудрагоценные камни, такие как опал, топаз и аметист.

Приносят пользу вулканы и как источники энергии. Проходя через вулкан, вода сильно нагревается. Иногда она закипает или бьет источником через равные промежутки времени: это явление называется гейзером. Подобными источниками изобилует Исландия, Камчатка и национальный американский парк Йеллоустон. Также вода течет и просто в горячих источниках. Получаемая естественным путем или при помощи бурения, она дает энергию на геотермальных станциях. Есть подобные станции и в России.

Проходя через горную породу, вода вбирает в себя такие химические элементы, как сера, углекислый газ, кремнезем, известные своими лечебными свойствами в борьбе с астмой, болезнями дыхательных путей, кожными заболеваниями и аллергиями.

1.8.Самые известные в мире вулканы

Везувий. Расположен на Апенинском полуострове в Италии. Именно он когда-то стер город Помпеи с лица земли.

Фудзияма. Расположен на острове Хонсю в Японии. С японского переводится как «крутизна, скала, яма». Действующий вулкан, но слабоактивный. Символ Японии. Самый красивый и романтичный вулкан мира.

Мерапи. Расположен на острове Ява в Индонезии. С яванского языка переводится как «огненная гора».

Корякский. Расположен на полуострове Камчатка в России. Называется так в честь находящегося рядом села Коряки.

Сакурадзима. Расположен в Японии.С японского переводится как «Остров сакуры». Это действующий вулкан, признанный одним из самых опасных.

Этна. Расположен на итальянском острове Сицилия. С древнегреческого «aitos» переводится как «огонь». Местные верят, что вулкан лечит болезни. Иногда здесь проводят фестивали.

Килиманджаро. Это самый старый и самый известный вулкан в Африке.

Килиманджаро — спящий вулкан в Танзании высотой 5895 м. Он входит в семёрку главных вершин мира наравне с Эверестом, Эльбрусом, Пиком Винсона.

Практическая часть

Исследования

Глава 2

2.1. Опыт 1 «Движение тектонических плит»

Я погрузил детали от конструктора, которые заменили тектонические плиты, в окрашенное тесто - «магму». При помощи палочки я привел «тектонические плиты» в движение, и они начали сталкиваться друг с другом. Некоторые плиты ушли под другие, и в этом месте «магму» вытолкнуло на поверхность «плит».

Вывод: под воздействием движения тектонических плит магма перемещается к поверхности земли.

к 1" /

2.2. Опыт 2 «Дегазация»

Я осторожно открыл бутылку с газированным напитком. Спустил в неё жевательную конфету «Ментос». Процесс дегазации был потрясающий. Газы стали выходить мощной струёй, процесс остановить было невозможно.

Вывод: газы, входящие в состав магмы стремятся к выходу - к «кратеру» и поднимают за собой магму.

к 2" /

2.3. Опыт 3 «Извержение вулкана»

Вместе с мамой мы изготовили макет вулкана. Материалом для работы мы выбрали гипс, внутри которого поместили маленькую баночку. Вулкан поместил на большой поднос, чтобы лава не растекалась по столу.

Приготовил лаву: смешал в стакане 100 мл 9% уксуса, красную краску и несколько капель жидкого моющего средства, чтобы вулкан лучше пенился.

В жерло засыпал 2 столовые ложки соды.

После того, как я налил приготовленный раствор в жерло, сначала было слышно шипение, затем из него стала вытекать ярко окрашенная пена.

Вывод: газ, образовавшийся при воздействии уксуса на соду, поднимает лаву вверх и происходит извержение.

к 1" /

Заключение

         В соответствии с поставленными задачами работы мной была изучена литература о вулканах и их строении. Я узнал, что глубоко под поверхностью нашей планеты Земля температура настолько высока, что породы начинают плавиться, превращаясь в густое тягучее вещество – магму. Расплавленное вещество гораздо легче, чем твердые породы вокруг него, поэтому магма, поднимаясь, скапливается в так называемые магматические очаги. В конце концов, часть магмы вырывается на поверхность Земли через разломы в земной коре — так рождается вулкан – красивое, но чрезвычайно опасное природное явление, часто несущее с собой разрушения и жертвы.

     Рабочая гипотеза в исследовательской работе нашла свое подтверждение, и это позволило сделать главный вывод: вулкан извергается, потому что внутри него происходят различные процессы. Теперь я знаю, что эти процессы называются дегазация магмы.

       В результате работы я пришёл к выводу, что извержение вулканов — это опасное явление, в результате которого происходят невероятные разрушения.  Однако кроме ужаса, который приносят извержения вулканов, есть и польза. Благодаря им образуются горные породы, из которых состоит земная кора. В вулканических породах есть элементы ценные для человека: сера, медь, олово, золото, серебро. Конечным результатом моей работы стал проделанный опыт, который вызвал у меня огромный интерес.

Список использованной литературы и интернет-источников.

1. Интернет – источники:

Сайт: "Почему извергаются вулканы"

https://elementy.ru/email/2130490/Pochemu_izvergaetsya_vulkan

Сайт: "Почему извергаются вулканы"

https://elementy.ru/email/2130490/Pochemu_izvergaetsya_vulkan

2.«Вулканы» О. Грюнвальд, Бардинцефф, Жак – Мари Издательство «Эксмо» 2013 г.

3.«Вулканы. Детская энциклопедия «Махаон», Москва, 2006

4. Энциклопедия окружающего мира. «Школьный реферат»

5. «Чудеса природы. Детская энциклопедия «Махаон»

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/552278-issledovatelskaja-rabota-pochemu-izvergajutsj