Voiko vulkaaninen tuhka muuttua jalokiviksi? Vinkit loistavaan “kulho­laskeuma” -kokeeseen oppitunnilla

Olen Ken Kuwako, tiedekasvattaja. Jokainen päivä on kokeilua.

Etsitään aikakapselia, joka nukkuu mudassa!

”Tulivuoren tuhkan tarkastelu” saa lasten silmät tuikkimaan. Pelkkä mikroskooppiin katsominen ei kuitenkaan paljasta sitä suurta tarinaa, joka on piilossa sen pienten hiukkasten takana. Nimi ”tuhka” voi saada jotkut opiskelijat ajattelemaan, että kyseessä on vain jonkin polttamisesta jäänyttä jätettä, mutta todellisuudessa se on aikakapseli, joka kätkee sisäänsä maapallon historiaa. Tämän kokeen onnistuminen vaatii pientä taikuutta. Se on vaatimaton, mutta syvällinen ”wan-gake”-tekniikka. Tämän pienen lisävaivan avulla pelkkä muta muuttuu opetusvälineeksi, joka alkaa kertoa satojen tuhansien vuosien mittaisesta maapallon historiasta.

Wan-gake on menetelmä, jota käytetään tieteellisissä kokeissa raskaiden mineraalien lajitteluun hiekasta ja vulkaanisesta tuhkasta. Nimi tulee siitä, että siinä käytetään kulhon (wan) muotoista astiaa ja erottelu perustuu aineiden tiheyseroon.

Tällä kertaa näytän esimerkkejä Kanto-loam-kerroksesta ja Sakurajiman vulkaanisesta tuhkasta, ja jaan vinkkejä wan-gakeen, jotka saavat lapset huudahtamaan: ”Opettaja, ne näyttävät jalokiviltä!” 💎

Tee luonnontieteen tunneista erityinen kokemus
Wan-gake on menetelmä, jossa raskaat mineraalit lajitellaan hiekasta tai vulkaanisesta tuhkasta veden nosteen avulla. Se on nimetty sen mukaan, että aineet erotellaan niiden tiheyserojen perusteella kulhon muotoista astiaa käyttäen.

Tämä koe ei ole vain pelkkää tarkkailua. Lapsille se on kuin aarteenetsintä, jossa etsitään ”löytöjä”. He voivat omin käsin varmistaa, ettei tulivuoren tuhka ole vain ”palaneesta aineesta syntynyttä tuhkaa” ja että jokainen hiukkanen on todiste kauan sitten tapahtuneesta tulivuorenpurkauksesta.

Oppitunnin valmisteluun tarvittavat välineet
・Kanuma-multa (Kanuma-tsuchi): Tulivuoren tuhka, joka on muodostunut Gunman prefektuurin Akagin vuoren purkauksesta ja rapautunut. Se on hieman valkoista, huokoista (siinä on paljon pieniä reikiä), kevyttä ja hyvin vettä läpäisevää.

粉抜極上品　鹿沼土　約16-17L[g7.5]【クーポン配布店舗】 価格：770円（税込、送料別) (2022/9/16時点) 楽天で購入

・Akadama-multa (Akadama-tsuchi): Tuo multaa, joka on peräisin Tochigin prefektuurin Nantain vuoren purkauksesta syntyneestä vulkaanisesta tuhkasta. Sen tunnistaa punaruskeasta väristä, hieman raskaammasta koostumuksesta ja suhteellisen sileistä hiukkasista. Molempia myydään puutarhakaupoissa.

・Vesi

・Petri-malja

・Binokulaarinen stereomikroskooppi (noin 20-40x suurennos) tai mikroskooppi (40x)

・Pinsetit

・Pieni sivellin

・Keittiöpaperia tai nenäliinoja (kuivaamiseen)

Unzen-Fugen-vuoren ja Sakurajiman tulivuoren tuhkan tarkastelu
Olet innoissasi ruukkukasvien multaan piilotetuista tulivuorista, joten nyt on aika tarkastella aitojen, kaukaisten tulivuorten tuhkaa. Tällä kertaa olemme varanneet tuhkanäytteitä Unzen-Fugen-vuoresta ja Sakurajimasta.

Wan-gaken yksityiskohtaiset vaiheet ja vinkit
Tällä kertaa käytimme Kanto-loam-kerroksesta peräisin olevaa Kanuma-multaa, jota on saatavilla puutarhakaupoista, ja erikseen hankittua Sakurajiman tulivuoren tuhkaa.

Laita multaa kulhoon ja lisää vain vähän vettä.

Tärkein vaihe on pestä hiukkaset huolellisesti peukalon tyvellä. Hankaamalla sormilla saat hienojakoiset hiukkaset, kuten mudan ja saven, helpommin eroteltua mineraaleista. Kun olet murskannut hiukkasia jonkin aikaa, lisää hieman vettä ja kaada ylävesi pois vatiin. Koska viemäriin kaataminen voi tukkia putket, muista pyytää oppilaita kaatamaan vesi aina vatiin. Toista tätä, kunnes vesi ei enää ole sameaa.

Kun vesi on kirkastunut, kaada jäljelle jääneet mineraalit keittiöpaperin päälle ja paina varovasti toisella paperilla, jotta kosteus imeytyy.

Laita kuivatut mineraalit mikroskooppilevylle ja taputtele kevyesti, jotta ne leviävät.

Onnistuuko wan-gake?
Jos wan-gake ei ole riittävä…

Muta on vielä tallella, ja mineraalit eivät näy selvästi.

Jos wan-gake onnistuu…

Voit tarkastella monivärisiä mineraaleja selkeästi.

Kanto-loam-kerroksesta näet keskeltä plagioklaasin ja vasemmalta kvartsin.

Maantieteen tarinaa Sakurajiman tulivuoren tuhkasta
Sakurajiman tulivuoren tuhka on tunnetusti vieläkin kauniimpaa kuin Kanto-loam-kerroksen, ja siinä näkee selvästi mineraaleja.

Voit tarkastella läpinäkyviä, keltaisia, ruskeita ja mustia mineraaleja, joilla on monenlaisia värejä ja muotoja.

Nämä mineraalit ovat kiteitä, jotka ovat syntyneet magman jäähtyessä ja jähmettyessä. Värien, muotojen ja kovuuden erot riippuvat magman koostumuksesta ja jäähtymisnopeudesta. Esimerkiksi tummat värilliset mineraalit (kuten sarvivälke ja pyrokseeni) sisältävät paljon rautaa ja magnesiumia, kun taas vaaleat värittömät mineraalit (kuten kvartsi ja plagioklaasi) sisältävät paljon piidioksidia.

Mitä opimme tarkastelusta?
Vasemmalla on Unzen-Fugen-vuoren ja oikealla Sakurajiman vulkaanista tuhkaa. Unzen-Fugen-vuoren tuhka on vaaleaa ja Sakurajiman mustaa. Väriero osoittaa, että magman koostumus ja purkaus olivat erilaisia.

Eri alueiden vulkaanisen tuhkan erojen esitteleminen herättää opiskelijoiden mielenkiinnon. Voit myös esitellä käsitteet ”värillinen mineraali” ja ”väritön mineraali” esimerkkien avulla. Tulivuoren tuhkan värin ja hiukkasten muodon perusteella voit laajentaa keskustelua purkaustyypeistä (olivatko ne räjähdysmäisiä, oliko magma erittäin viskoosista jne.).

Stereomikroskoopin käyttö on harvinaista geologiassa, joten se on loistava tilaisuus kehittää opiskelijoiden käsitystä ”luonnontieteestä silmämääräisenä tieteenä”. Valmistelut ovat yksinkertaisia, joten anna luokkahuoneen stereomikroskoopille kunnon käyttökerta!

Kysymykset ja tiedustelut
Tee tieteen ihmeistä ja hauskuudesta tutumpaa! Olen koonnut selkeitä vinkkejä ja hauskoja tiedekokeita, joita voit tehdä kotona. Haulla löydät paljon lisää!

・Lisätietoja minusta, Ken Kuwakosta, löydät täältä.

・Kirjoituksiin, luentoihin, tiedeluokkiin, TV-konsultointiin ja esiintymisiin liittyvät tiedustelut täältä.

・Päivityksiä artikkeleista löydät X:stä!

Tiedevinkki-kanava jakaa kokeiluvideoita!