Каменные истории: как добывают и где используют природные камни?

На первоначальном этапе своего формирования наша планета состояла из каменных пород, воды, огня, а формировалась среди рёва вулканов, сверкающих молний и постоянных столкновений друг с другом литосферных плит. Горы, наползая друг на друга, разрушали, крошили и нещадно калечили друг друга, в результате чего малые и большие камни откалывались от молодых скал и катились вниз, разрушая всё на своём пути.

Со временем планета начала потихоньку успокаиваться, но процесс дробления горных пород до сих пор не завершился: земля периодически содрогается, круша скалы и перемалывая их на малые и большие камни.

Недрагоценные камни

Образующиеся в организме камни отличаются по своей структуре, строению и химическому составу, а также по размеру. Они бывают мелкими, как песочек на пляже, но могут и напоминать килограммовые булыжники. Существенно различаются камни и по цвету: есть среди них белые, серые, желтые, коричневые, красные и даже черные.

Существуют следующие виды камней:

Ураты (мочекислые камни) – наиболее редкие, встречаются в 5–15% случаев. Имеют гладкую поверхность, твердую консистенцию, зернистую структуру. Цвет: от темно-желтого до кирпично-коричневого. Их развитие может спровоцировать употребление исключительно мясной и рыбной пищи.

Оксалаты – самые распространенные, наблюдаются в 65–75% случаев. Они образуются из щавелевокислого кальция. Как и ураты, чаще встречаются в кислой моче. Оксалаты считаются наиболее твердыми и острыми. Царапающие края этих темно-коричневых конкрементов могут травмировать мочевыводящие пути. Развитие оксалатов также может спровоцировать употребление мясной и рыбной пищи.

Фосфаты встречаются довольно часто. Они состоят из кальциевой и магниевой солей фосфорной кислоты. Их формированию способствует употребление растительной пищи. Карбонаты – легко крошащиеся камни.

Русские стандарты

В нашей стране пользуются классификацией от 1973 года, которую создал Киевленко В.Я.:

Здесь камни подразделяются в порядке их стоимости по отношению к цене камня наивысшего качества, установленной на мировом рынке.

Факторы риска

• Генетическая предрасположенность.
• Хронические заболевания желудочно-кишечного тракта и органов мочеполовой системы.
• Остеопороз и другие заболевания костей.
• Нарушение функции паращитовидных желез.
• Длительное обезвоживание организма (чаще всего – это результат отравления или инфекционного заболевания).
• Недостаток в организме витаминов, особенно витамина D, который синтезируется под влиянием солнечного света. Впрочем, избыток солнца и жаркий климат вредны не меньше.
• Злоупотребление продуктами, повышающими кислотность мочи (острое, кислое, соленое), а также обилие белка в пище либо однообразная диета.
• Употребление жесткой воды с высоким содержанием солей.
• Малоподвижный образ жизни, ведущий к нарушению фосфорно-кальциевого обмена.

Симптомы

1. Боль и чувство тяжести в пояснице, чуть выше и сбоку от крестца. Это главный, хотя и не обязательный, признак мочекаменной болезни – ведь иногда она протекает «молча». Как правило, болит с одной стороны, особенно сильно – во время физической нагрузки или при изменении положения тела.

2. Боль внизу живота, а также в паху и области половых органов.

3. Примесь крови в моче (это бывает, когда камень повреждает слизистую оболочку).

4. Боль при мочеиспускании, учащенное мочеиспускание, помутнение мочи. Беспричинные и резкие позывы к мочеиспусканию появляются чаще при ходьбе, тряске или физической нагрузке.

5. Отеки.

6. Повышение температуры тела. Преобладание какого-либо из симптомов будет зависеть от того, где расположен камень: в почках, мочевом пузыре или мочеточнике. Тем не менее наличие хотя бы одного из симптомов – веское основание, чтобы как можно скорее обратиться к урологу, не дожидаясь наступления самого мучительного из симптомов мочекаменной болезни – почечной колики, которую может вызвать даже один-единственный мелкий камешек, застрявший в мочеточнике.

Раухтопаз

Известно ли вам, что такое камень раухтопаз? На самом деле, это вовсе не топаз, а самый натуральный дымчатый кварц. Несомненно, по внешнему виду топаз и кварц очень схожи, но плотность второго на треть ниже. Споров и предложений по новому названию камня очень много, продолжаются они не одно столетие, но единого мнения у ювелиров в этом вопросе нет.

Некоторые раухтопазы поражают своими размерами, достигая метровой длины, или весом — почти 200 килограмм. Другие славятся окрасом и прозрачностью. Самой большой популярностью пользуются камни без наличия дефектов и с преобладанием золотистого оттенка.

Раухтопазу приписывают целебные свойства. Некоторые племена туземцев при помощи осколков дымчатого кварца проводят хирургические операции, утверждая, что от него намного быстрее заживают раны.

В борьбе с системными патологиями литотерапевты предлагают аппликации из этого камня. Считается, что массаж отполированным дымчатым кварцем позволит избавиться от кожных высыпаний и устранит отечность.

Самые богатые месторождения расположены в Бразилии, камень также найден в США и Альпах.

Диагностика

Мочекаменную болезнь можно спутать с аппендицитом, холециститом, кишечной непроходимостью и панкреатитом, поэтому точный диагноз может быть поставлен только после получения данных урологического обследования. Оно включает такие исследования, как:

• Общий анализ крови (выявляет наличие воспалительного процесса в организме).
• Общий анализ мочи. Он может показать лейкоцетурию (воспаление в почках) и наличие солей.
• УЗИ почек. Это один из основных методов выявления камней в органах мочевыделительной системы (но, к сожалению, таким образом нельзя разглядеть камни в мочеточнике).
• Урография или компьютерная томография (КТ). Покажут анатомическое строение и функциональные возможности почек, помогут оценить размер, структуру и место расположения камней (если таковые обнаружатся).
• Радиоизотопное исследование. Помогает уточнить, насколько хорошо справляются почки со своими выделительными функциями.

Проект «Способность пород впитывать нефть»

Поры – это небольшие отверстия, которые позволяют воздуху и влаге проникать через поверхность материала. Пористость – показатель этих пустот, связанный с твёрдостью структуры и определяющий водные свойства горных пород.

Пористость горных пород – важный критерий, использующийся во многих сферах, включая гончарное производство, гидрогеологию, строительство, металлургию.

Цели этого проекта:

1. Рассмотреть концепцию, что камни не являются абсолютно твёрдыми и одинаковыми.
2. Определить, какая категория камней (вулканические, осадочные или метаморфические породы) способна удерживать масло и как следствие, природный газ.
3. Составить таблицу качественных данных о способности различных камней удерживать масло.
4. Найти информацию о том, как геологи-нефтяники используют коллекторные породы, чтобы узнать, в каких местах сверлить скважины для добычи нефти.

Что нам понадобится:

• образцы песчаника, известняка, мрамора, сланца;
• одноразовые пластиковые тарелки;
• пипетка;
• часы;
• минеральное масло.

Ход эксперимента:

1. Положите каждый образец на отдельную тарелку.
2. Наберите пипеткой масло. Капните по 5 капель масла на каждый образец.
3. Понаблюдайте. Запишите, сколько времени потребовалось, чтобы масло впиталось в каждый образец.

1. Используя данные таблицы, постройте график образцов горных пород, где на оси у будет отмечено время, которое потребовалось для того, чтобы масло впиталось, а на оси х – названия породы.
2. В качестве дополнительного задания предложите ученикам 7 и 8 классов определить количество масла, которое впиталось в каждом случае. Используйте мерный стакан. Определите, сколько масла осталось спустя определённый промежуток времени.

Вывод:

Какие образцы камней впитывают масло быстрее всего? Какая порода удерживает масло хуже всего? Какой камень, по всей вероятности, будет самой лучшей накапливающей породой? Представьте, что вы геолог, изучающий месторождения нефти. На основании результатов этого эксперимента, как вы думаете, какие каменные пласты вы бы искали? Какие породы могут свидетельствовать о месторождениях нефти и природного газа? Почему пористость горных пород настолько важна для накопления нефти и природного газа? Почему нефть и природный газ считаются ископаемым топливом?

Некоторые осадочные породы имеют пористую структуру, как губка. Маленькие частички песка соединяются и «цементируются». Давление, время и осадки создают природный «цемент». Нефть и природный газ формируются вследствие гниения растений и материалов животного происхождения. Через некоторое время слои песка и осадков превращаются в осадочные породы. Маленькие полые пространства или поры, которые находятся между их частичками, позволяют удерживать жидкость.

Довольно часто нефть смешивается с водой под землёй и, учитывая, что нефть легче воды, она стремится вверх. Однако иногда она упирается в непроницаемую породу, не находя выход. Благодаря этому она оказывается в замкнутом пространстве. Во время ее накопления формируется резервуар между частичками, из которых состоит порода. Осадочные породы (известняк и песчаник) чаще всего выступают в роли коллекторных пород, поскольку они обладают более пористой структурой, по сравнению с большинством вулканических и метаморфических пород.

Подводя итог вышесказанного, породы с маленькими полыми пространствами внутри называются пористыми. Это значит, что в них есть маленькие отверстия, в которых может задерживаться нефть или природный газ.

Методы борьбы

Лечение мочекаменной болезни зависит от размеров камня и наличия или отсутствия осложнений.

1. Своими силами.

Маленькие камешки (до 3–4 мм), так называемый «песочек», можно постараться изгнать самостоятельно. Важную роль здесь играет диета. Существуют и специальные препараты, способствующие растворению и выведению небольших камней, а также травы с тем же эффектом (толокнянка, полевой хвощ, медвежьи ушки). Но, как правило, поддаются растворению только мочекислые камни (ураты), и то не всегда, а при сформировавшихся оксалатных и фосфатных камнях такое лечение вряд ли будет эффективным. Поэтому, прежде чем что-то предпринимать самим, нужно обязательно заручиться одобрением врача. 2. Точно в цель!

Конкременты от 4 мм до 1,5 см в диаметре, а также мелкие камешки, не поддающиеся консервативному лечению, можно раздробить. Как? Методом дистанционной литотрипсии (ДЛТ). Этот бесконтактный (и чаще всего безболезненный) способ подходит для людей всех возрастов: от 7-месячных младенцев до стариков, а также для пациентов с тяжелыми заболеваниями, для которых операция невозможна.

Эффективность ДЛТ не зависит от размера и количества накопленных в почках «сокровищ». Процедура занимает около 40 мин. Пациент ложится на стол-литотриптор, под которым создается особое поле, потом на область воздействия наводится «прицел» аппарата, который, даже не притрагиваясь к телу, начинает дробить камни в почках. Все, что человек ощущает, – легкое покалывание в области поясницы и щелчки, издаваемые аппаратом. На Западе эта процедура проводится, как правило, амбулаторно. У нас обычно больного 2–3 дня держат в клинике. Сколько времени размолотые камешки будут выходить из организма, зависит как от структуры самого камня, так и от «стажа» его совместной жизни с человеком. Иногда «песочек» утекает из организма почти без боли, уже в первые сутки после процедуры. Но процесс может затянуться и на месяц и иногда может сопровождаться болевыми ощущениями, напоминающими приступ цистита. Через 1–2 дня и через месяц после процедуры нужно прийти на осмотр к урологу и сделать контрольное УЗИ. Как правило, 1–2 процедур бывает достаточно.

3. Есть контакт!

Если камни более крупные, чем допустимо, раздробить их можно только контактным способом. В этом случае делается инвазивное вмешательство – нефролитолапаксия. Под анестезией (общей или эпидуральной) пациенту делают прокол кожи над почкой и под контролем УЗИ и рентгена, бужами расширяя пространство, внутрь вводят оптическую систему. Затем с помощью специальных аппаратов (ультразвуковых, лазерных, пневматических) камень дробится. Иногда инструменты вводятся не через кожный прокол, а через мочеиспускательный канал – тогда на теле не остается и следа от вмешательства, а реабилитация проходит еще легче. Благодаря нефролитолапаксии можно сразу же разрушить все камни и удалить их осколки.

К традиционным оперативным способам удаления камней в почках сегодня прибегают в редких, трудных случаях.

Алмаз

Это минерал, который принято считать метастабильным, то есть срок его «жизни» неограничен. Однако если он будет находиться в среде с инертным газом или в вакууме, при высокой температуре, то превратится в графит. Алмаз считается самым твердым по шкале Мооса.

Рассмотрим, что такое камень алмаз и каких оттенков он бывает. Чаще всего встречается этот минерал с желтым или коричневым оттенком, подтверждающим наличие дефекта структуры Н-3. Бесцветные алмазы тоже имеют такой дефект, но он не так заметен, если в камне присутствует голубая люминесценция. Также встречаются минералы уникальных цветов, к примеру, знаменитый Дрезденский зеленый бриллиант.

В промышленных масштабах алмазы добываются в России, Канаде, Африке и Австралии. До конца XIX века в Индии тоже добывали эти минералы, но месторождение на востоке Деканского плоскогорья сегодня практически полностью истощено и добыча прекращена.

Первый российский алмаз был найден в 1829 году в Пермской области на золотом прииске 14-летним парнем, который получил за это вольную. В дальнейшем здесь нашли еще несколько драгоценных минералов общим весом всего в 60 карат.

Позднее, алмазы были найдены в Сибири, но о промышленной добыче в этих местах речь даже не шла.

Первая кимберлитовая трубка вне Африканского континента была обнаружена только в 1954 году в Якутии. Назвали ее «Зарница», затем была найдена еще одна, получившая название «Мир». Позднее алмазные месторождения были обнаружены в Красноярском крае, поиски продолжаются до сих пор.

Интересно

К сожалению, мочекаменная болезнь часто дает рецидивы. Поэтому, однажды удалив камни, впоследствии можно столкнуться с этой проблемой вновь. Так что всем больным, прошедшим лечение, рекомендуется раз в год проходить УЗИ почек. Людям с проблемными почками важно сильно не переохлаждаться, всегда держать в тепле поясницу. А при появлении пусть даже небольших неприятных ощущений в области поясницы немедленно обращаться к урологу. Необходимо также своевременно лечить воспалительные процессы мочевыводящих органов, чтобы не спровоцировать развития различного рода осложнений.

Проект «Цикл пород. Делаем электрическую доску для викторины»

Породы можно разделить на три категории: вулканические формируются вследствие застывания расплавленной лавы. Изверженные породы вулканического происхождения сформировались благодаря тому, что лава быстро застыла на поверхности земли. Плутонические породы образуются в результате медленного остывания расплавленных пород под поверхностью земли. Осадочные породы формируются слоями при умеренном давлении. Метаморфические породы – это образования из более старых пород (вулканических или осадочных), формирующиеся под воздействием тепла и давления на значительной глубине в недрах земли.

Цикл образования горных пород – это модель, которая описывает формирование, разрушение, а также повторное формирование камней в результате осадочных, вулканических и метаморфических процессов. В этом проекте будет создана электрическая доска с опросом. Все вопросы будут связаны с циклом образования горных пород. Если ответ на соответствующий вопрос правильный, сработает простая схема, в результате чего загорится маленькая лампочка.

На доске будут представлены примеры вулканических, осадочных, метаморфических пород. Участник, которого вызовут ответить на вопрос, будет знаком с классификацией. Если участник выбирает правильную классификацию, то загорается лампочка. Этот проект поможет не только проиллюстрировать работу простого прибора, но также даст ясное представление о породах, которые образуются, разрушаются, повторно формируются в земной коре.

Что нам понадобится:

• металлический гвоздь;
• изолированная медная проволока;
• картон;
• 2 батарейки;
• миниатюрные лампочки и патроны;
• медные крепежи;
• клей;
• образцы вулканических, осадочных, метаморфических пород.

Ход эксперимента:

1. Возьмите гранитный камень (вулканическая порода), кусочек мрамора (метаморфическая), известняк или песчаник (осадочная).
2. Найдите в интернете диаграммы цикла образования пород.
3. На большом листе нарисуйте эту диаграмму или увеличьте её и прикрепите.
4. Сделайте два небольших круглых отверстия в этом плакате. Прикрепите электрическую лампочку и патрон.
5. Прикрепите один конец проволоки к патрону с лампочкой, а второй – к металлическому гвоздю.
6. На задней стороне доски соедините вопросы и правильные ответы, используя крепежи и проволоку.
7. Крепежи прикрепите к проволоке и батарейке на задней стороне. Смотрите иллюстрацию слева.
8. Приклейте образец породы на доске, как показано ниже.

Вывод:

Что такое цикл образования горных пород? Какие вопросы будут заданы во время проведения викторины? Породы каких типов будут показаны на доске? Что произойдёт, если участник правильно выберет образец породы? Что произойдёт, если участник ответит неправильно? Используя диаграмму цикла образования горных пород, ответьте на вопрос: как формируется дисплей с образцами пород? Почему лампочка загорается, когда участники выбирают правильный ответ?