سوالات زمین‌شناسی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول با پاسخ تشریحی

۱. ابتدا هدف را از روش‌های رسیدن به آن جدا می‌کنیم. هدف حفاظت خاک، جلوگیری از تخریب تدریجی آن است؛ ایجاد پوشش گیاهی می‌تواند یکی از روش‌های کمک به این هدف باشد، اما خودِ معیار تحقق هدف نیست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۵).

۲. تشکیل خاک بسیار کند است؛ طبق کتاب، در شرایط طبیعی به‌طور میانگین برای تشکیل خاکی به ضخامت $25\ \text{میلی‌متر}$، حدود $300\ \text{سال}$ زمان لازم است. بنابراین باید سرعت از دست رفتن خاک را با سرعت تشکیل آن مقایسه کنیم (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۵).

۳. اگر فرسایش سریع‌تر از تشکیل خاک باشد، خاکِ ازدست‌رفته به‌اندازهٔ کافی جایگزین نمی‌شود و تخریب تدریجی ادامه می‌یابد. کتاب معیار تحقق حفاظت خاک را چنین تعیین می‌کند:
$\text{سرعت فرسایش خاک}<\text{سرعت تشکیل خاک}$
در این حالت، تشکیل خاک از اتلاف آن پیشی می‌گیرد؛ بنابراین شرط گزینهٔ ۱ همان معیار موردنظر کتاب است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۵).

۴. بیشترین برداشت محصول، لزوماً نشانهٔ حفاظت خاک نیست. پوشش گیاهی نیز راهکاری برای کاهش فرسایش است، نه معیار نهایی تحقق حفاظت؛ ضمن آنکه فرسایش فقط به باد محدود نمی‌شود (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۴). مشخص‌بودن افق‌ها هم به نیم‌رخ و تکامل خاک مربوط است، نه مقایسهٔ سرعت تشکیل و فرسایش آن (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۳).

پاسخ: گزینهٔ ۱

برای پاسخ، باید دو ویژگی را هم‌زمان در نظر بگیریم: عنصر مورد نظر با وجود کم‌مقداربودن، برای بدن ضروری است و کمبود یا زیادی آن می‌تواند آسیب‌زا باشد.

۱. در تقسیم‌بندی بیوشیمیایی کتاب، پتاسیم، فسفر و منیزیم در گروه «عناصر فرعی» قرار دارند؛ اما سلنیم از عناصر «جزئی اساسی» است. بنابراین در میان گزینه‌ها، سلنیم با توصیف سؤال سازگار است. دقت کنید که جدول کتاب، عناصر را بر اساس مقدارشان در تودهٔ بدن طبقه‌بندی می‌کند؛ پس نباید مقدار آن‌ها در بدن را با فراوانی آن‌ها در پوستهٔ زمین یکی دانست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۷۹–۸۰).

۲. اساسی‌بودن سلنیم به این معناست که بدن به آن نیاز دارد، نه اینکه مصرف هر مقدار از آن سودمند باشد. کتاب بیان می‌کند که کمبود سلنیم می‌تواند بیماری «کشان» را ایجاد کند؛ این بیماری با اختلال عملکرد و بزرگ‌شدن قلب همراه است. از سوی دیگر، مصرف بیش از حد سلنیم باعث مسمومیت می‌شود (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۶–۸۷).

در نتیجه، سلنیم هم برای بدن اهمیت اساسی دارد و هم برهم‌خوردن مقدار آن می‌تواند موجب عارضه و بیماری شود.

پاسخ: گزینهٔ ۴

۱. پرسش دربارهٔ «مقاومت سنگ و خاک در برابر تنش‌های وارده» است؛ بنابراین باید روش بررسی مقاومت مکانیکی را مشخص کنیم، نه روش سنجش نفوذپذیری یا سرعت حفاری.

۲. در روش مستقیم مطالعات زمین‌شناسی مهندسی، با حفر گمانه‌ها و چاهک‌های اکتشافی، لایه‌های زیرزمین شناسایی و از سنگ و خاک نمونه‌برداری می‌شود. حفاری و مغزه‌گیری در این مرحله، وسیلهٔ شناسایی و تهیهٔ نمونه‌اند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۹۵–۹۶).

۳. نمونه‌های برداشت‌شده به آزمایشگاه‌های تخصصی فرستاده می‌شوند تا مقاومت آن‌ها در برابر تنش بررسی شود. پس برآورد مقاومت موردنظر سؤال، با آزمایش نمونه‌ها در این آزمایشگاه‌ها انجام می‌گیرد، نه از روی سرعت مغزه‌گیری، سرعت فراز آب یا فشارسنج متصل به مته (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۹۵–۹۶).

پاسخ: گزینهٔ ۱

گام اول ـ شناخت پیش‌نشانگر: به نشانه‌هایی که ممکن است پیش از زمین‌لرزه ظاهر شوند و برای پیش‌بینی آن به کار روند، «پیش‌نشانگر» می‌گویند. کتاب، تغییر تراز آب زیرزمینی، قطع جریان آن و خشک‌شدن چاه‌های عمیق را از این نشانه‌ها برمی‌شمارد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۷۲–۷۳).

گام دوم ـ ارتباط چشمه با آب زیرزمینی: چشمه محل خروج طبیعی آب زیرزمینی به سطح زمین است. دبی نیز حجم آب عبوری در واحد زمان را بیان می‌کند؛ بنابراین کاهش ناگهانی دبی چشمه می‌تواند نشان‌دهندهٔ کاهش یا اختلال در جریان آب زیرزمینیِ تغذیه‌کنندهٔ آن باشد. این پدیده با پیش‌نشانگرهای مربوط به تغییر جریان آب زیرزمینی سازگار است.

گام سوم ـ مقایسه با موارد دیگر: نام گاز مطرح‌شده در کتاب «رادون» است و افزایش آن در آب زیرزمینی اهمیت دارد؛ پس کاهش رادیم آب رودها و افزایش آرگون آب چاه‌ها با عبارت کتاب مطابقت ندارند. همچنین، هر تأخیری در مهاجرت پرندگان را نمی‌توان بدون شواهد دیگر، ناهنجاری رفتاری مرتبط با زمین‌لرزه دانست.

نکته: وجود یک پیش‌نشانگر به معنای وقوع قطعی زمین‌لرزه نیست؛ کتاب تأکید می‌کند که هنوز روش علمی قابل اعتمادی برای پیش‌بینی زمان دقیق زمین‌لرزه در دست نیست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۷۲–۷۳).

پاسخ: گزینهٔ ۳

گام اول ـ شناخت علت فرونشست: طبق کتاب، مهم‌ترین علت فرونشست در مناطق خشک و نیمه‌خشک، برداشت بیش‌ازحد از منابع آب زیرزمینی است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۲).

گام دوم ـ بررسی سازوکار: با خروج آب از منافذ خاک، ذرات تحت وزن لایه‌های بالایی آرایش فشرده‌تری پیدا می‌کنند؛ در نتیجه، حجم و ضخامت لایه‌ها کاهش می‌یابد و سطح زمین پایین می‌رود (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۲).

گام سوم ـ انتخاب راهکار: برای کاهش این فرایند، باید برداشت آب زیرزمینی محدود و تغذیهٔ آبخوان تقویت شود. تغذیهٔ مصنوعی، ورود آب به آبخوان را افزایش می‌دهد و به مقابله با افت ذخایر آب زیرزمینی کمک می‌کند. کتاب نیز کاهش برداشت همراه با تقویت آبخوان از راه تغذیهٔ مصنوعی را راهکار کاهش فرونشست معرفی می‌کند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۲). بنابراین، در میان روش‌های داده‌شده، تغذیهٔ مصنوعی آبخوان‌ها مؤثر است؛ این راهکار برای کاهش فرونشست است و نباید آن را به معنای بازگرداندن قطعی لایه‌های متراکم‌شده به وضعیت اولیه دانست.

پاسخ: گزینهٔ ۲

۱. شناسایی بنیان سیلیکاتی: طبق کتاب، واحد بنیادی کانی‌های سیلیکاتی $\mathrm{SiO_4^{4-}}$ است؛ بنابراین هر بنیان، بار $-4$ دارد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۲۵–۲۶).

۲. برقراری خنثی‌بودن الکتریکی: در برداشت موردنظر این سؤال، باید یک بنیان با یک یون از هرکدام از دو نوع یونِ گزینه ترکیب شود؛ پس مجموع بار دو یون باید $+4$ باشد تا بار کل ترکیب صفر شود.

۳. بررسی زوج مناسب: هر دو یون $\mathrm{Mg^{2+}}$ و $\mathrm{Fe^{2+}}$ دو بار مثبت دارند؛ بنابراین:
$(-4)+(+2)+(+2)=0$
پس این دو یون می‌توانند همراه با یک بنیان سیلیکاتی، ترکیبی خنثی تشکیل دهند.

۴. تطبیق با نمونهٔ کتاب: در جدول ساختمان کانی‌های سیلیکاتی، فرمول گروه الیوین به‌صورت $\mathrm{(Mg,Fe)_2SiO_4}$ آمده است. این فرمول نشان می‌دهد که به‌ازای هر بنیان سیلیکاتی، دو کاتیون منیزیم و آهن دوظرفیتی در ساختار قرار می‌گیرند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۲۶–۲۷).

نکته: رد زوج‌های دیگر به معنی ناتوانی سدیم، کلسیم یا آلومینیم در تشکیل کانی سیلیکاتی نیست؛ این عناصر نیز در سیلیکات‌های کتاب دیده می‌شوند. ملاک این سؤال، موازنهٔ بار یک بنیان با یک یون از هر نوعِ داده‌شده است.

پاسخ: گزینهٔ ۴

برای حل سؤال باید اثر فلوئور بر ساختار دندان را از عارضهٔ دریافت بیش‌ازحد آن تفکیک کنیم.

۱. اثر فلوئور بر مقاومت دندان: طبق کتاب، ورود مقداری فلوئور به ساختار بلوری دندان، آن را سخت‌تر و در برابر پوسیدگی مقاوم‌تر می‌کند. در مقابل، کمبود فلوئور با پوسیدگی دندان ارتباط دارد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۵).

۲. پیامد بی‌هنجاری مثبت فلوراید: بی‌هنجاری مثبت در آب‌های طبیعی می‌تواند باعث ورود حدود $2$ تا $8$ برابر مقدار معمول فلوراید به بدن شود. در این حالت، عارضهٔ «فلورسیس دندانی» بروز می‌کند که با لکه‌های تیره روی دندان‌ها همراه است. این عارضه بر اثر تخریب بافت مینا ایجاد می‌شود و بازگشت‌ناپذیر است (زمین‌شناسی، صفحه‌های ۸۵–۸۶).

۳. تطبیق با گزینه‌ها: گزینهٔ اول، اثر فلوئور بر افزایش مقاومت دندان و نیز نشانهٔ فلورسیس دندانی را کنار هم آورده است. توجه کنید که این نتیجه به معنی مفیدبودن مصرف بیش‌ازحد فلوئور نیست؛ مقدار مناسب آن اثر حفاظتی دارد، اما دریافت اضافی می‌تواند به مینا آسیب بزند. سایر گزینه‌ها یا اثر کمبود فلوئور را مطرح کرده‌اند یا نشانه‌های مسمومیت با عناصر دیگر را با عوارض فلوراید آمیخته‌اند.

پاسخ: گزینهٔ ۱

۱. مقایسهٔ ضخامت: طبق کتاب، سنگ‌کرهٔ قاره‌ای از سنگ‌کرهٔ اقیانوسی ضخیم‌تر است؛ بنابراین نخستین بخش پاسخ باید «بیشتر» باشد. دقت کنید که چگالی کمتر سنگ‌کرهٔ قاره‌ای به معنای ضخامت کمتر آن نیست. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۰)

۲. مقایسهٔ سن: کتاب برای ورقه‌های قاره‌ای قدمتی حدود $3.8$ میلیارد سال بیان می‌کند، درحالی‌که حداکثر قدمت سنگ‌های بستر اقیانوس‌ها $200$ میلیون سال است. پس سن سنگ‌کرهٔ قاره‌ای نیز بیشتر است. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۰)

۳. برای درک این تفاوت سنی، توجه کنید که در پشته‌های میان‌اقیانوسی پوستهٔ جدید ساخته می‌شود و ورقه‌های اقیانوسی نیز در محل فرورانش به زیر ورقه‌های دیگر می‌روند؛ بنابراین بستر اقیانوس‌ها پیوسته نوسازی می‌شود. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۱)

در نتیجه، به‌ترتیبِ ضخامت و سن، مقایسهٔ سنگ‌کرهٔ قاره‌ای با اقیانوسی «بیشتر ـ بیشتر» است.

پاسخ: گزینهٔ ۲

برای پاسخ، باید منشأ مواد آلی نفت را از شرایط لازم برای تشکیل آن جدا کنیم.

گام اول ـ منشأ مواد آلی: مهم‌ترین تأمین‌کنندگان مواد آلی نفت، پلانکتون‌ها هستند که پس از مرگ در رسوبات ریزدانۀ بستر دریا دفن می‌شوند؛ بنابراین بقایای جسد خزندگان عامل اصلی موردنظر نیست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۵–۳۶).

گام دوم ـ شرایط تشکیل نفت: تبدیل مواد آلی به هیدروکربن‌ها به شرایطی مانند دما و فشار مناسب، گذشت زمان، فعالیت باکتری‌های غیرهوازی و نبود اکسیژن وابسته است. پس «باکتری‌های هوازی» و «وجود اکسیژن» با شرایط بیان‌شده در کتاب سازگار نیستند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۵–۳۶).

گام سوم ـ نقش فشار: فشار یکی از عوامل مهم در فرایند تشکیل نفت است. افزون بر این، فشار لایه‌های بالایی باعث حرکت نفت و گاز از سنگ منشأ می‌شود و در مهاجرت آن‌ها به سوی محل تجمع نقش دارد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۶–۳۷).

بنابراین، در میان گزینه‌های داده‌شده، اثر فشار عامل درست است. توجه کن که کتاب فشار را مطلقاً مهم‌تر از همۀ عوامل تشکیل نفت نمی‌داند؛ این انتخاب در مقایسه با سه گزینۀ دیگر درست است.

پاسخ: گزینهٔ ۴

۱. محدودهٔ امکان تابش عمود را مشخص می‌کنیم. طبق کتاب، انحراف محور زمین نسبت به خط عمود بر صفحهٔ مدار، برابر با $23.5^\circ$ است و همراه با حرکت انتقالی، باعث تغییر زاویهٔ تابش خورشید در طول سال می‌شود (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۲۰). در نتیجه، محل تابش عمود خورشید فقط میان عرض‌های $23.5^\circ$ شمالی و $23.5^\circ$ جنوبی جابه‌جا می‌شود. بنابراین عرض $25^\circ$ اصلاً تابش عمود ندارد و کنار گذاشته می‌شود.

۲. دو نوبت تابش عمود را مقایسه می‌کنیم. در هر نیمکره، محل تابش عمود پیش از انقلاب تابستانی به‌سوی مدار حارهٔ آن نیمکره می‌رود و پس از آن به‌سوی استوا برمی‌گردد. پس هر عرضِ میان استوا و مدار حاره، یک بار در مسیر رفت و یک بار در مسیر برگشت تابش عمود دریافت می‌کند.

۳. هرچه عرض موردنظر به مدار حاره نزدیک‌تر باشد، این دو نوبت به زمان انقلاب تابستانی نزدیک‌تر می‌شوند و فاصلهٔ زمانی کوتاه‌ترِ میان آن‌ها کاهش می‌یابد. میان عرض‌های مجازِ داده‌شده، یعنی $5^\circ$، $15^\circ$ و $20^\circ$، عرض $20^\circ$ به مدار حاره نزدیک‌تر است؛ بنابراین کمترین فاصلهٔ زمانی دو تابش عمود متوالی را دارد.

پاسخ: گزینهٔ ۳