سوالات زمین‌شناسی کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول با پاسخ تشریحی

برای پاسخ، باید «تشکیل مستمر سنگ‌کرهٔ جدید» را از صرفِ حرکت ورقه‌ها یا تشکیل سنگ آذرین جدا کنیم.

گام اول ـ شناسایی محل تولید سنگ‌کره: در مرحلهٔ جوانی چرخهٔ ویلسون، مواد مذاب سست‌کره در محل شکاف بالا می‌آیند و با سردشدن، پوستهٔ اقیانوسی جدید می‌سازند. بخش تازه‌تشکیل‌شده به دو طرف حرکت می‌کند؛ بنابراین مرز واگرا محل افزوده‌شدن سنگ‌کرهٔ جدید است. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۱)

گام دوم ـ بررسی دو رویداد گزینهٔ درست: در مرحلهٔ بلوغ، تولید بخش‌های تازه در امتداد پشته‌های میان‌اقیانوسی ادامه می‌یابد و بستر اقیانوس گسترش پیدا می‌کند. هم‌زمان، قاره‌های دو سوی اقیانوس از یکدیگر دورتر می‌شوند؛ مانند دورشدن آمریکای جنوبی از آفریقا در دو سوی اقیانوس اطلس. پس گسترش بستر اقیانوس و دورشدن ورقه‌های قاره‌ای در این فرایند، با تولید مستمر سنگ‌کرهٔ جدید همراه‌اند. منظور این نیست که لزوماً سنگ‌کرهٔ قاره‌ای جدید ساخته می‌شود؛ سنگ‌کرهٔ تازه در حوضهٔ اقیانوسی میان آن‌ها تشکیل می‌شود. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۱)

گام سوم ـ کنارگذاشتن سایر رویدادها: در فرورانش، سنگ‌کرهٔ اقیانوسی به زیر ورقهٔ دیگر می‌رود و حوضهٔ اقیانوسی رو به بسته‌شدن می‌گذارد. نزدیک‌شدن و برخورد قاره‌ها نیز با فشردگی و کوه‌زایی همراه است، نه تولید مستمر سنگ‌کره. لغزش جانبی ورقه‌ها هم مرز سازنده نیست و فعالیت آتشفشانی به‌تنهایی، دلیل تولید مستمر سنگ‌کره محسوب نمی‌شود. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۱)

پاسخ: گزینهٔ ۱

برای پاسخ، باید تشکیل قیر طبیعی را از تشکیل و ذخیره‌شدن نفت در زیر زمین جدا کنیم.

۱. نفت پس از تشکیل در سنگ منشأ، مهاجرت می‌کند. اگر در مسیر به پوش‌سنگ نفوذناپذیر برسد، حرکت آن به سوی سطح متوقف می‌شود و می‌تواند در سنگ مخزن تجمع یابد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۶–۳۷).

۲. اگر در مسیر مهاجرت ثانویه مانعی وجود نداشته باشد، نفت به سطح زمین راه پیدا می‌کند و چشمهٔ نفتی تشکیل می‌دهد. کتاب بیان می‌کند که نفت در سطح زمین با اکسایش و غلیظ‌شدن، ذخایر قیر طبیعی را پدید می‌آورد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۶–۳۷).

۳. تبخیر اجزای سبک‌تر نفت در سطح زمین، موجب باقی‌ماندن بخش سنگین‌تر و غلیظ‌تر آن می‌شود؛ همراه‌شدن این فرایند با اکسایش، تشکیل قیر طبیعی را توضیح می‌دهد. بنابراین «تبخیر و اکسایش نفت در سطح زمین» با فرایند موردنظر سازگار است؛ نبود آب مخزن یا جلوگیری از مهاجرت، علت تشکیل قیر طبیعی نیست.

پاسخ: گزینهٔ ۱

برای پاسخ، باید تتیس کهن را از تتیس جوان و دریای سرخ تفکیک کنیم.

نخست، طبق کتاب، ابرقارهٔ پانگه‌آ به دو خشکی بزرگِ لوراسیا و گندوانا تقسیم شد و تتیس کهن میان آن‌ها پدید آمد؛ بنابراین دو سوی تتیس کهن، همین دو خشکی بودند (زمین‌شناسی، صفحه‌های ۱۱۰–۱۱۱).

سپس، با دور شدن این دو خشکی از یکدیگر، فضای میان آن‌ها بیشتر و تتیس کهن گسترده‌تر شد. کتاب همچنین بیان می‌کند که در پالئوزوییک، حرکت همگرای لوراسیا و گندوانا باعث کاهش پهنای تتیس کهن شد؛ پس دور شدن آن‌ها، برعکس، موجب گسترش آن می‌شود (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۱۱).

نکتهٔ تشخیصی سؤال این است که باز شدن تتیس جوان رویدادی متفاوت بود: با گسترش تتیس جوان در جنوب تتیس کهن، وسعت تتیس کهن کاهش یافت (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۱۱). بنابراین نباید جدایی خشکی‌های مرتبط با تتیس جوان را پاسخ این سؤال دانست.

در نتیجه، دور شدن لورازیا ــ با نگارش «لوراسیا» در متن کتاب ــ و گندوانا از یکدیگر سبب گسترش تتیس کهن شد.

پاسخ: گزینهٔ ۴

۱. ابتدا باید «فرایند تشکیل» را از «شرایط تشکیل» جدا کنیم. کتاب، فرایندهای ماگمایی، گرمابی و دگرگونی را از راه‌های پیدایش گوهرها می‌داند؛ اما سؤال دربارهٔ شرایط خاص تشکیل بیشتر آن‌هاست، نه نام این فرایندها.

۲. مطابق بخش گوهرها، بیشتر گوهرها در شرایط ویژهٔ اعماق زمین، یعنی دما و فشار زیاد، تشکیل می‌شوند و در بعضی موارد مواد فرّار نیز در تشکیل آن‌ها حضور دارند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۲–۳۳). بنابراین، مجموعهٔ شرایط مطرح‌شده در گزینهٔ سوم با توضیح کتاب مطابقت دارد.

۳. نکتهٔ مهم این است که حضور مواد فرّار همیشگی نیست؛ کتاب آن را با قید «گاهی» بیان می‌کند. همچنین کمیاب یا ارزشمند بودن گوهرها به این معنا نیست که حضور عناصر قیمتی یا فلزات کمیاب، شرط عمومی تشکیل آن‌ها باشد.

پاسخ: گزینهٔ ۳

برای پاسخ، باید ویژگی‌های آزبست را با شرایط کار لنت ترمز ارتباط دهیم. کتاب در بخش «یادآوری»، آزبست را با نام «پنبه‌نسوز» معرفی می‌کند و کاربرد آن در لنت ترمز و بررسی آثار آن بر سلامت را مطرح می‌سازد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۹–۹۰).

گام اول ـ مقاومت در برابر گرما: هنگام ترمزگیری، اصطکاک میان لنت و سطح مقابل آن، گرما تولید می‌کند. بنابراین مادهٔ به‌کاررفته در لنت باید در برابر گرما مقاوم باشد. مقاومت گرمایی آزبست یکی از علت‌های استفاده از آن در ساخت لنت بوده است.

گام دوم ـ مقاومت در برابر کشش: آزبست ساختاری الیافی دارد و الیاف آن در برابر کشیده‌شدن مقاومت زیادی نشان می‌دهند. این ویژگی به تقویت و حفظ استحکام مادهٔ سازندهٔ لنت کمک می‌کند.

پس دو ویژگی موردنظر، «مقاومت زیاد در برابر کشش» و «مقاومت زیاد در برابر گرما» هستند. توجه کنید که مفیدبودن این ویژگی‌های صنعتی به معنای سازگاری آزبست با محیط یا بی‌خطر بودن آن نیست؛ تنفس الیاف آن برای سلامت شش‌ها زیان‌آور است.

پاسخ: گزینهٔ ۱

۱. ابتدا نشانهٔ تعیین‌کنندهٔ سؤال را مشخص می‌کنیم: ناتوانی اندام‌های حرکتی در اینجا به علت «خشکی غضروف‌ها» رخ داده است؛ بنابراین صرفِ اثر یک ماده بر دستگاه عصبی برای انتخاب آن کافی نیست.

۲. طبق کادر «پیوند با پزشکی»، افزایش دریافت فلوراید به حدود $20$ تا $40$ برابر حد مجاز می‌تواند باعث تغییر شکل استخوان‌ها و خشکی غضروف‌ها شود. پس عارضهٔ مطرح‌شده مستقیماً با دریافت بیش‌ازحد فلوراید مطابقت دارد (زمین‌شناسی، صفحه‌های ۸۵–۸۶).

۳. باید شدت‌های مختلف این مسمومیت را از هم جدا کنیم: ورود فلوراید به میزان حدود $2$ تا $8$ برابر مقدار معمول، با لکه‌های تیرهٔ دندان و فلورسیس دندانی ارتباط دارد؛ اما در افزایش شدیدتر مصرف، عوارض استخوانی و غضروفی مطرح می‌شوند. سؤال به همین حالت دوم اشاره دارد (زمین‌شناسی، صفحه‌های ۸۵–۸۶).

بنابراین وجود فلوراید زیاد در بدن می‌تواند علت خشکی غضروف‌ها و ناتوانی حرکتیِ مورد سؤال باشد.

پاسخ: گزینهٔ ۴

برای درست بودن یک گزینه، باید هر دو موردِ ذکرشده در آن از فواید فعالیت‌های آتش‌فشانی باشند؛ درست بودن فقط یکی از آن‌ها کافی نیست.

۱. بررسی گزینهٔ اول: فعالیت آتش‌فشانی می‌تواند رگه‌های معدنی، مانند رگه‌های طلا، نقره و مس، ایجاد کند. همچنین گرمای نواحی آتش‌فشانی در تشکیل چشمه‌های آب‌گرم نقش دارد؛ اما «چشمهٔ آرتزین» با چشمهٔ آب‌گرم تفاوت دارد و پیدایش آن به فشار آب در آبخوان محصور وابسته است. بنابراین این گزینه کاملاً درست نیست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۷).

۲. بررسی گزینهٔ دوم: کتاب در بخش «دیگر فواید» بیان می‌کند که فعالیت آتش‌فشان‌ها راهی برای آزاد شدن انرژی درون زمین است و به آرامش نسبی ورقه‌های سنگ‌کره کمک می‌کند. پس هر دو بخش این گزینه با متن کتاب مطابقت دارند. توجه کن که «آرامش نسبی» به معنای توقف حرکت ورقه‌ها نیست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۷).

۳. بررسی گزینهٔ سوم: خروج گازهای درونی زمین در فعالیت‌های آتش‌فشانی گذشته، در فراهم شدن شرایط تشکیل هواکره نقش داشته است؛ پس بخش دوم درست است. ولی کانسنگ‌های مس و اورانیمِ داخل ماسه‌سنگ‌ها منشأ رسوبی دارند و با رگه‌های معدنی حاصل از فعالیت آتش‌فشانی یکسان نیستند؛ بنابراین این گزینه رد می‌شود (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۷، مبحث تشکیل هواکره و رگه‌های معدنی).

۴. بررسی گزینهٔ چهارم: خروج مواد مذاب در محور رشته‌کوه‌های میان‌اقیانوسی، پوستهٔ جدید اقیانوسی می‌سازد؛ پس بخش اول درست است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۷). اما هورنفلس سنگی دگرگونی است که معمولاً بر اثر گرمای توده‌های آذرین نفوذی و دگرگونی مجاورتی تشکیل می‌شود؛ بنابراین نباید تشکیل آن را از فواید فعالیت آتش‌فشانی شمرد.

در نتیجه، فقط گزینهٔ دوم دو مورد درست را در کنار هم آورده است.

پاسخ: گزینهٔ ۲

گام اول: به واژهٔ «همگی» توجه می‌کنیم. هر سه پهنهٔ یک گزینه باید از نظر ذخایر فلزی مهم باشند؛ داشتن ذخایر ارزشمند نفت، گاز یا زغال‌سنگ به‌تنهایی این شرط را تأمین نمی‌کند.

گام دوم: پهنه‌های نامناسب را شناسایی می‌کنیم. کتاب، زاگرس و کپه‌داغ را نسبت به سایر پهنه‌ها کم‌توان‌تر از نظر ذخایر فلزی معرفی می‌کند و اهمیت آن‌ها را بیشتر به ذخایر نفت و گاز نسبت می‌دهد؛ بنابراین گزینه‌های دارای زاگرس یا کپه‌داغ کنار می‌روند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۱۵). در گزینهٔ نخست نیز منبع اقتصادی شاخص البرز، زغال‌سنگ است، نه ذخایر فلزی؛ پس این گزینه هم شرط سؤال را ندارد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۱۴).

گام سوم: سه پهنهٔ گزینهٔ دوم را بررسی می‌کنیم:

• ایران مرکزی: در جدول کتاب، برای این پهنه ذخایر متعدد فلزی ذکر شده است.
• شرق و جنوب شرق: در پهنه‌های کوه‌های شرق ایران و مکران، معادن فلزی مانند مس و کرومیت معرفی شده‌اند.
• سهند ـ بزمان: این عنوان به کمربند آتشفشانی ارومیه ـ دختر اشاره دارد که در جدول کتاب با ذخایر فلزی، به‌ویژه مس و نمونهٔ شاخص آن معدن سرچشمه، معرفی شده است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۱۴).

بنابراین هر سه پهنهٔ گزینهٔ دوم دارای ذخایر فلزی مهم‌اند.

پاسخ: گزینهٔ ۲

برای بررسی عبارت‌ها باید میان «کانی رسی»، «ذرات رس در دانه‌بندی» و «خاک رسی» تفاوت بگذاریم.

۱. بررسی عبارت $a$: درست است. کانی‌های رسی در گروه کانی‌های سیلیکاتی قرار می‌گیرند. کتاب نیز کائولینیت را نمونه‌ای از کانی‌های رسی معرفی می‌کند که از هوازدگی شیمیایی فلدسپارها به وجود می‌آید. بنابراین کاربرد «رس» در معنای کانی‌شناختی پذیرفتنی است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۳).

۲. بررسی عبارت $b$: نادرست است. خاک رس فاقد تخلخل نیست؛ بین ذرات آن فضای خالی وجود دارد، اما این فضاها بسیار کوچک‌اند و آب و هوا به‌خوبی در آن‌ها حرکت نمی‌کنند. پس باید «تخلخل» یعنی وجود فضای خالی را از «نفوذپذیری» یعنی توانایی عبور آب تفکیک کنیم. کتاب نیز ریزبودن ذرات و کوچکی فضاهای بین آن‌ها را علت دشواری گردش آب و هوا می‌داند، نه نبودن فضای خالی را (زمین‌شناسی، صفحات ۵۲–۵۳).

۳. بررسی عبارت $c$: در کاربرد دانه‌بندیِ مورد نظر این سؤال، درست در نظر گرفته می‌شود؛ یعنی معیار نام‌گذاری، قطر کمتر از $0.075\,\text{میلی‌متر}$ است، نه الزاماً جنس کانی‌شناختی ذرات. بنابراین نباید همهٔ ذراتی را که از نظر اندازه در این گروه قرار می‌گیرند، لزوماً کانی رسی دانست.

نکتهٔ منبع: حد عددیِ عبارت $c$ در متن‌های ارائه‌شده تصریح نشده است. جدول صفحهٔ ۵۵ نیز رس، سیلت و مخلوط آن‌ها را در گروه رسوبات ریزدانه آورده و مرز اختصاصی رس را مشخص نکرده است؛ بنابراین آن جدول به‌تنهایی مستند این حد عددی نیست.

در نتیجه، با کاربرد اصطلاحات در این سؤال، عبارت‌های $a$ و $c$ درست و عبارت $b$ نادرست است.

پاسخ: گزینهٔ ۳

۱. ابتدا مشخص می‌کنیم کدام کمیت به خودِ زمین‌لرزه مربوط است و کدام به محل دریافت امواج. کانون، محل آزادشدن انرژی درون زمین است و امواج از آن منتشر می‌شوند (زمین‌شناسی، صفحات ۶۸–۶۹).

۲. با دورشدن از کانون، امواج در محیط گسترده‌تری پخش و تضعیف می‌شوند؛ بنابراین انرژی دریافتی و دامنهٔ نوسانات آن‌ها کاهش می‌یابد. پس این دو کمیت ثابت نمی‌مانند.

۳. شدت زمین‌لرزه بیانگر آثار و میزان خرابی در یک محل است، نه مقدار کل انرژی آزادشده. کتاب تصریح می‌کند که با دورشدن از مرکز سطحی، شدت کاهش می‌یابد؛ بنابراین شدت نیز کمیتی وابسته به محل است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۷۱).

۴. بزرگی زمین‌لرزه بر پایهٔ انرژی آزادشده در رویداد تعیین می‌شود. جابه‌جایی محل مشاهده، انرژی آزادشدهٔ همان زمین‌لرزه را تغییر نمی‌دهد؛ ازاین‌رو بزرگی آن در همهٔ نقاط یکسان است. هرچند دامنهٔ ثبت‌شده در فاصله‌های مختلف تفاوت دارد، در تعیین بزرگی اثر فاصله در نظر گرفته می‌شود؛ پس کاهش دامنه به معنای کاهش بزرگی همان زمین‌لرزه نیست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۷۱).

در نتیجه، تنها «اندازهٔ بزرگی» با دورشدن از کانون تغییر نمی‌کند.

پاسخ: گزینهٔ ۳

برای بیشترین تولید کشاورزی، باید شرایط خاک و آب را در کنار هم بررسی کنیم؛ فراوانی یک عامل به‌تنهایی کافی نیست.

۱. ضخامت خاک و گیاخاک: خاک ضخیم‌تر، در صورت مناسب‌بودن سایر شرایط، فضای بیشتری برای گسترش ریشه و ذخیرهٔ آب و مواد مغذی فراهم می‌کند. گیاخاک نیز از اجزای مؤثر در حاصلخیزی است؛ کتاب ترکیب ماسه، رس و گیاخاک را برای خاک کشاورزی مناسب می‌داند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۲–۵۳).

۲. مقدار مواد محلول: گیاه به مقدار مناسب مواد مغذی نیاز دارد، نه کمترین یا بیشترین مقدار آن‌ها. در توضیح نیم‌رخ خاک، کتاب به انتقال املاح شسته‌شده از افق بالایی به افق میانی اشاره می‌کند؛ بنابراین بارندگی شدید و شست‌وشوی زیاد می‌تواند مواد مغذی لایهٔ محل رشد ریشه را کاهش دهد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۳). از سوی دیگر، تجمع بیش‌ازحد املاح نیز می‌تواند جذب آب را برای ریشه دشوار کند.

۳. رطوبت و تهویه: آب باید به‌اندازهٔ کافی در دسترس ریشه باشد، اما باقی‌ماندن آب روی سطح خاک مزیت محسوب نمی‌شود. ذرات بسیار ریز رس، عبور آب و گردش هوا را محدود می‌کنند؛ به همین دلیل خاک دارای رس بسیار فراوان برای رشد گیاه مناسب نیست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۲–۵۳).

پس در میان شرایط داده‌شده، خاک ضخیم و دارای گیاخاک فراوان، همراه با مواد محلول مناسب و بارندگی و رطوبت متوسط، بهترین تعادل را برای رشد گیاه و تولید محصول فراهم می‌کند. سایر حالت‌ها با شست‌وشوی مواد مغذی، تهویهٔ نامناسب یا کمبود آب و تجمع املاح همراه‌اند.

پاسخ: گزینهٔ ۱

۱. رابطهٔ دبی را می‌نویسیم. مطابق کتاب، دبی برابر حاصل‌ضرب مساحت سطح مقطع جریان آب در سرعت آن است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۴۲–۴۳):
$Q=A\times V$
در این رابطه، واحد مساحت $\mathrm{m^2}$، واحد سرعت $\mathrm{m/s}$ و واحد دبی $\mathrm{m^3/s}$ است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۴۳–۴۴).

۲. شعاع لوله را حساب می‌کنیم. قطر لوله $2\,\mathrm{m}$ است؛ بنابراین:
$r=\frac{d}{2}=\frac{2}{2}=1\,\mathrm{m}$

۳. مساحت مقطع جریان آب را به دست می‌آوریم. چون لوله تا نیمه آب دارد، سطح مقطع آب یک نیم‌دایره است، نه یک دایرهٔ کامل:
$A=\frac{\pi r^2}{2}=\frac{3.14\times 1^2}{2}=1.57\,\mathrm{m^2}$

۴. مساحت را در سرعت آب ضرب می‌کنیم:
$Q=A\times V=1.57\times 2=3.14\,\mathrm{m^3/s}$
پس در هر ثانیه، $3.14\,\mathrm{m^3}$ آب از مقطع لوله عبور می‌کند.

پاسخ: گزینهٔ ۳

نکتهٔ مهم: توصیف شکل با کلید اعلام‌شده سازگار نیست. دو نیروی رو‌به‌هم همراه با خم‌شدن لایه‌ها، نشان‌دهندهٔ فشار و چین‌خوردگی است و با گزینهٔ ۴ تناسب دارد. برای تأیید قطعی کلید باید شکل اصلی بررسی شود. توضیح زیر، زنجیرهٔ علمیِ گزینهٔ ۲ را با فرض نمایش تنش برشی در شکل اصلی بیان می‌کند.

۱. تشخیص نوع تنش: اگر نیروها بخش‌های سنگ را در کنار یکدیگر و در جهت‌های مخالف بلغزانند، تنش «برشی» است. در مقابل، نیروهای رو‌به‌هم تنش فشاری ایجاد می‌کنند. همچنین «الاستیک» و «پلاستیک» نام رفتار سنگ‌اند، نه نوع تنش. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۲)

۲. تعیین واکنش سنگ: سنگ‌های بخش بالایی سنگ‌کره عموماً رفتار شکننده دارند. با ادامهٔ تنش و عبور آن از مقاومت سنگ، شکستگی رخ می‌دهد؛ بنابراین در برداشت موردنظر کلید، واکنش بعدی سنگ شکستگی است، نه تغییر شکل خمیرسان. کتاب نیز شکستگی را پیامد تنشِ فراتر از مقاومت سنگ معرفی می‌کند. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۲)

۳. تعیین پدیدهٔ همراه: شکستگی و لغزش ناگهانی در امتداد گسل می‌تواند انرژی ذخیره‌شده را آزاد کند و زمین‌لرزه پدید آورد. صرف وجود هر شکستگی به معنی وقوع زمین‌لرزه نیست؛ در اینجا آزادشدن ناگهانی انرژی همراه با گسلش منظور است. کتاب محل تولید امواج زمین‌لرزه را صفحهٔ گسل معرفی می‌کند. (زمین‌شناسی، صفحه‌های ۶۸–۶۹)

۴. تعیین ساختار نهایی: شکستگیِ همراه با جابه‌جایی، گسل است. مطابق جدول تقسیم‌بندی گسل‌ها، تنش برشی با گسل امتدادلغز ارتباط دارد و حرکت قطعات در آن افقی است. (زمین‌شناسی، صفحه‌های ۶۳–۶۴)

پس زنجیرهٔ موردنظر کلید عبارت است از: تنش برشی، شکستگی، زمین‌لرزه و گسل امتدادلغز. این نتیجه مشروط به برشی‌بودن نیروها در شکل اصلی است؛ از توصیف فعلی شکل نمی‌توان آن را به‌طور قطعی استنتاج کرد.

پاسخ: گزینهٔ ۲