سوالات زمین‌شناسی کنکور تجربی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

برای حل سؤال، باید «توف» را از مفهوم کلی‌تر «سنگ‌های آذرآواری» جدا کنیم.

۱. در فوران‌های انفجاری، ذرات جامد ریز و درشتی به هوا پرتاب می‌شوند که مجموع آن‌ها «تفرا» نام دارد. به‌هم‌چسبیدن و سخت‌شدن این ذرات، سنگ‌های آذرآواری را تشکیل می‌دهد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۶–۶۷).

۲. توف آتش‌فشانی نوعی سنگ آذرآواری است که کتاب برای تشکیل آن دو ویژگی مشخص بیان می‌کند: مادۀ اولیه، «خاکستر آتش‌فشانی» باشد و این خاکستر در «محیط دریایی کم‌عمق» ته‌نشین شود. خاکستر همان ذرات ریز آتش‌فشانی با اندازۀ کمتر از $2$ میلی‌متر است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۶–۶۷).

۳. در گزینۀ اول، فراورده‌های ریز آتش‌فشان انفجاری در دریای کم‌عمق رسوب می‌کنند؛ بنابراین هم نوع ذرات و هم محیط ته‌نشینی با تعریف کتاب از تشکیل توف مطابقت دارد. گزینه‌های دوم و سوم به گدازه اشاره دارند، نه خاکستر؛ گزینۀ چهارم نیز فقط توصیف کلی تشکیل سنگ‌های آذرآواری است و شرایط اختصاصی بیان‌شده برای توف را مشخص نمی‌کند.

پاسخ: گزینهٔ ۱

برای تشخیص شرایط فوران انفجاری، باید ارتباط سیلیس، گرانروی و فشار گازها را بررسی کنیم.

۱. سیلیس فراوان، گرانروی مذاب را افزایش می‌دهد؛ یعنی مذاب در برابر جاری‌شدن مقاومت بیشتری نشان می‌دهد. کتاب در بخش «تفرا» نیز مذاب پرسیلیس را دارای گرانروی زیاد معرفی می‌کند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۶–۶۷).

۲. در مذاب با گرانروی زیاد، گازها به‌آسانی خارج نمی‌شوند؛ بنابراین می‌توانند درون مذاب تجمع کنند و فشارشان افزایش یابد.

۳. فشار زیاد گازهای محبوس می‌تواند مذاب را متلاشی کند و فعالیت آتش‌فشان را به‌صورت انفجاری درآورد. کتاب نیز علت انفجار در این شرایط را فشار ناشی از تراکم گازها در مذاب پرسیلیس بیان می‌کند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۶۶–۶۷).

پس همراهی «سیلیس فراوان» با «فشار زیاد گازها» شرایط مناسب فوران انفجاری را فراهم می‌کند. در مقابل، گرانروی کم یا سیلیس کم، خروج گازها را آسان‌تر می‌کند؛ ازاین‌رو صرفِ فراوانی گاز یا کوچک‌بودن دهانه، دلیل کافی برای انتخاب سایر گزینه‌ها نیست.

پاسخ: گزینهٔ ۲

برای حل سؤال، باید ترتیب «کمبود، مقدار مناسب و مقدار بیش‌ازحد» سلنیم را رعایت کنیم.

۱. کمبود سلنیم: کمبود این عنصر می‌تواند بیماری «کشان» ایجاد کند. اختلال عملکرد قلب و بزرگ شدن آن از نشانه‌های این بیماری‌اند؛ بنابراین «بزرگ شدن قلب» می‌تواند در جایگاه اول قرار بگیرد. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۶–۸۷)

۲. مقدار مناسب سلنیم: کتاب، سلنیم را عنصری اساسی و ضدسرطان معرفی می‌کند و در بخش پزشکی، نقش آن را در مقاومت بدن در برابر سرطان سینه و ایدز بیان می‌کند. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۵–۸۷)

۳. مصرف بیش‌ازحد سلنیم: دریافت زیاد این عنصر باعث مسمومیت می‌شود؛ پس «مسمومیت» برای جایگاه سوم درست است. (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۶–۸۷)

جمع‌بندی و نکتهٔ متن سؤال: گزینهٔ ۲ از نظر پیامد کمبود و زیادی سلنیم با کتاب سازگار است و پاسخ تأییدشدهٔ سؤال نیز همین گزینه است. بااین‌حال، عبارت «مقاومت در برابر هپاتیت ب» در متن ارائه‌شدهٔ کتاب نیامده است؛ کتاب از «سرطان سینه و ایدز» نام می‌برد. بنابراین انتخاب این گزینه با حذف سایر گزینه‌ها و بر اساس دو بخش اول و سوم انجام می‌شود، نه با تأیید کتابیِ عبارت مربوط به هپاتیت ب.

پاسخ: گزینهٔ ۲

برای مقایسهٔ طرز تشکیل سنگ‌ها، باید منشأ آن‌ها را بررسی کنیم، نه فقط ظاهرشان را.

۱. شیست یک سنگ دگرگونی است؛ یعنی از تغییر سنگی از پیش موجود بر اثر افزایش فشار و دما، بدون ذوب کامل آن، تشکیل می‌شود. کتاب نیز پیدایش سنگ‌های دگرگونی را به فشار و گرمای زیاد در ارتباط با حرکت ورقه‌های سنگ‌کره نسبت می‌دهد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۴–۱۵).

۲. منشأ سنگ‌های گزینه‌ها را مقایسه می‌کنیم:

• گابرو: آذرین درونی است و از سرد شدن و تبلور آهستهٔ مواد مذاب در درون زمین تشکیل می‌شود.
• مارن: رسوبی است و از مواد رسی و کربناتی تشکیل شده است.
• شیل: رسوبی است و از فشردگی و سنگ‌شدن رسوبات ریزدانه، عمدتاً رسی، پدید می‌آید.
• گنیس: دگرگونی است و بر اثر دگرگون شدن سنگ‌های قبلی در شرایط فشار و دمای بالا تشکیل می‌شود.

۳. بنابراین شیست و گنیس هر دو حاصل فرایند دگرگونی‌اند و از نظر طرز تشکیل به یکدیگر شباهت دارند؛ لازم نیست سنگ مادر یا شدت دگرگونی آن‌ها یکسان باشد.

پاسخ: گزینهٔ ۴

برای پاسخ، باید پدیدهٔ نوری هر گوهر را با نام آن تطبیق دهیم، نه اینکه صرفاً درخشان بودن گوهر را در نظر بگیریم.

۱. پدیدهٔ نوری حالتی است که بر اثر رفتار نور در گوهر، مانند بازتاب، شکست یا جذب، ایجاد می‌شود. کتاب چهار تطبیق مهم را معرفی می‌کند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۲–۳۳):

• اثر چشم‌گربه‌ای: کریزوبریل
• ستاره‌واری: یاقوت
• بازی رنگ و درخشش رنگین‌کمانی: اوپال
• تغییر رنگ: الکساندریت

۲. بنابراین درخشش رنگین‌کمانی به اوپال نسبت داده شده است، نه کرندوم. همچنین ستاره‌واری مربوط به یاقوت است که نام علمی آن کرندوم است، نه کریزوبریل (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۳–۳۵).

۳. الکساندریت نوعی کریزوبریل است و پدیدهٔ نوری معرفی‌شده برای آن «تغییر رنگ» است؛ پس این تطبیق درست است. اثر چشم‌گربه‌ای نیز در کتاب برای کریزوبریل آمده است، نه اوپال (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۳۲–۳۳).

پاسخ: گزینهٔ ۳

۱. ابتدا کانی اولیه را بشناسیم: فلدسپار پتاسیم، کانی سیلیکاتیِ شبکه‌ای با فرمول $\mathrm{KAlSi_3O_8}$ است؛ پس علاوه بر پتاسیم، آلومینیم و سیلیسیم نیز دارد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۲۶–۲۷).

۲. در سطح زمین، آب و مواد محلول در آن می‌توانند باعث هوازدگی شیمیایی فلدسپار شوند. برخلاف خردشدن فیزیکی، در این فرایند ساختمان و ترکیب شیمیایی کانی تغییر می‌کند و کانی تازه‌ای تشکیل می‌شود.

۳. هوازدگی شیمیایی فلدسپارهای پتاسیم‌دار می‌تواند کانی رسیِ «کائولینیت» را به وجود آورد. در این تبدیل، بخشی از مواد، از جمله پتاسیم، به‌صورت محلول خارج می‌شوند؛ بنابراین پتاسیم‌دار بودن فلدسپار به معنی پتاسیم‌دار بودن کانی رسیِ حاصل نیست. ژیپس و سیلویت کانی‌های تبخیری‌اند و کربنات پتاسیم‌دار نیز محصول رسیِ موردنظر سؤال نیست.

پاسخ: گزینهٔ ۱

برای حل سؤال باید ترکیب مذاب و مرحلهٔ سرد شدن آن را هم‌زمان در نظر بگیریم.

۱. مذابِ زیر سطح زمین، ماگماست. عبارت «غنی از آهن و منیزیم» نشان می‌دهد که تشکیل کانی‌های آهن و منیزیم‌دار در آن اهمیت دارد.

۲. مطابق سری واکنشی بوون، کانی‌ها در دماهای یکسان متبلور نمی‌شوند. کتاب توضیح می‌دهد که در آغاز سرد شدن ماگما، کانی‌هایی مانند کرومیت و مگنتیت همراه با الیوین تشکیل می‌شوند؛ بنابراین الیوین از کانی‌های مناسب برای شرایط مطرح‌شده در سؤال است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۲۹–۳۰).

۳. زبرجد، نوع گوهرینِ الیوین است. پس در میان گوهرهای داده‌شده، تشکیل بلورهای زبرجد در مراحل اولیهٔ سرد شدن این مذاب محتمل‌تر است. نکتهٔ تعیین‌کننده، ارتباط «تبلور آغازین ماگمای آهن و منیزیم‌دار» با «الیوین» و سپس ارتباط الیوین با زبرجد است.

پاسخ: گزینهٔ ۴

برای پاسخ، باید علت «نیاز به مقاوم‌سازی در برخی نقاط» را از عوامل ناپایداری گسترده‌تر تونل جدا کنیم.

گام اول ـ بررسی جهت محور تونل نسبت به لایه‌ها:
طبق کتاب، اگر محور تونل بر امتداد لایه‌ها عمود باشد، تونل هنگام رسیدن به یک لایهٔ ضعیف یا بخش درزه‌دارِ با ضخامت محدود، مسیر کوتاه‌تری را در آن طی می‌کند. بنابراین ناپایداری به بخش‌های محدودی از مسیر مربوط می‌شود و همان بخش‌ها نیاز به مقاوم‌سازی دارند. مطلوب‌تر بودن این آرایش، به معنی بی‌نیازی کامل از مقاوم‌سازی نیست، بلکه به معنی محدودترشدن بخش ناپایدار است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۰۴).

گام دوم ـ بررسی موقعیت سطح ایستابی:
جریان و فشار آب زیرزمینی می‌تواند تونل را ناپایدار کند؛ به همین دلیل، تونل‌های بالای سطح ایستابی عموماً پایدارترند (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۰۳). در گزینهٔ ۱، کف تونل بالاتر از سطح ایستابی است؛ پس بقیهٔ مقطع تونل نیز بالای این سطح قرار دارد و عامل ناپایداری ناشی از قرارگیری زیر سطح ایستابی مطرح نیست.

گام سوم ـ جمع‌بندی:
در گزینهٔ ۱، جهت محور تونل باعث می‌شود عبور از بخش‌های ضعیفِ با ضخامت محدود کوتاه باشد و وضعیت سطح ایستابی نیز مطلوب است. در نتیجه، نیاز به مقاوم‌سازی به نقاط برخورد با سنگ‌های نامناسب محدود می‌شود. کتاب نیز پوشاندن دیواره و سقف با بتن یا مصالح دیگر را برای بخش‌هایی مطرح می‌کند که از نظر پایداری یا نشت آب وضعیت مناسبی ندارند (زمین‌شناسی، صفحه‌های ۱۰۳–۱۰۴).

پاسخ: گزینهٔ ۱

برای حل سؤال باید هم «کانیِ تأمین‌کنندهٔ عنصر سمی» و هم «نشانهٔ بیماری» را بررسی کنیم.

۱. شناسایی عامل بیماری: مطابق بخش پیوند با پزشکی، ورود مقدار زیاد آرسنیک به بدن می‌تواند باعث کراتوسیس شود. مشخصهٔ این بیماری، سخت و شاخی شدن پوست کف دست و پا است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۳–۸۴).

۲. شناسایی کانی: کتاب، رآلگار و اورپیمنت را کانی‌های اصلی آرسنیک معرفی می‌کند؛ بنابراین رآلگارِ موجود در سنگ‌های آبخوان می‌تواند منشأ آرسنیک باشد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۲–۸۳). آزاد شدن آرسنیک از مواد آرسنیک‌دار و ورود آن به آب زیرزمینی نیز در نمونهٔ آبخوان‌های بنگلادش توضیح داده شده است؛ مصرف مداوم چنین آب آلوده‌ای، راه ورود آرسنیک به بدن است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۸۳–۸۴).

۳. تطبیق دو بخش گزینه: هرچند اورپیمان نیز آرسنیک‌دار است، نشانهٔ همراه آن در گزینهٔ دوم با کراتوسیس تطبیق ندارد. در گزینهٔ سوم، هم رآلگار کانیِ مرتبط با آرسنیک است و هم شاخی شدن کف دست و پا نشانهٔ درست بیماری است.

پاسخ: گزینهٔ ۳

۱. ابتدا نوع ذخیرهٔ مورد پرسش را مشخص می‌کنیم: سؤال دربارهٔ «مواد معدنی فلزی» است، نه مجموع منابع اقتصادی یا ذخایر نفت و گاز.

۲. کتاب در بخش منابع معدنی و ذخایر انرژی ایران، زاگرس و کپه‌داغ را دو پهنه‌ای معرفی می‌کند که توان ذخایر فلزی آن‌ها در مقایسه با دیگر پهنه‌ها کمتر است؛ در عین حال، بخش عمدهٔ ذخایر نفت و گاز کشور در همین دو پهنه قرار دارد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۱۵).

۳. جدول مشخصات پهنه‌ها نیز برای زاگرس، نفت و گاز و برای کپه‌داغ، میدان‌های گازی خانگیران و گنبدلی سرخس را ذکر می‌کند. در مقابل، برای ایران مرکزی ذخایر متعدد فلزی آورده شده است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۱۴).

بنابراین، برخورداری از ذخایر فراوان انرژی به معنای توان بالای ذخایر فلزی نیست. همچنین «توان کمتر» را نباید به معنای نبود کامل ذخایر فلزی دانست. زوج موردنظر سؤال، زاگرس و کپه‌داغ است.

پاسخ: گزینهٔ ۲

۱. ابتدا باید رویدادهای مربوط به خودِ دورهٔ کرتاسه را از رویدادهای دیگر دوره‌های مزوزوئیک جدا کنیم. در مقیاس زمان زمین‌شناسی، پیدایش یا انقراض گروه‌های جانداران از معیارهای شناسایی و تقسیم‌بندی زمان است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۹–۲۰).

۲. طبق جدول کتاب، دوره‌های مزوزوئیک از قدیم به جدید عبارت‌اند از تریاس، ژوراسیک و کرتاسه. نخستین دایناسورها در تریاس ظاهر شده‌اند؛ بنابراین پیدایش آن‌ها نمی‌تواند نشانهٔ شروع کرتاسه باشد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۹–۲۰).

۳. در همین جدول، «نخستین گیاهان گل‌دار» در بخش آغازین کرتاسه و «انقراض دایناسورها» در انتهای این دوره آمده است. پس در چارچوب جدول کتاب، شروع و خاتمهٔ کرتاسه را به‌ترتیب با پیدایش نخستین گیاهان گل‌دار و انقراض دایناسورها شناسایی می‌کنیم (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۱۹–۲۰).

پاسخ: گزینهٔ ۳

برای بررسی شکل، باید نوع آبخوان و نقش رود دائمی را مشخص کنیم.

۱. چاه در یک آبخوان آزاد قرار دارد. ماسه‌سنگِ آب‌دار در بالای لایهٔ نفوذناپذیر است و مرز بالایی بخش اشباع آن، سطح ایستابی است. وجود لایهٔ نفوذناپذیر در زیر ماسه‌سنگ، به‌تنهایی آبخوان را محصور نمی‌کند؛ سنگ آهکِ زیر این لایه نیز منبع مستقیم آب چاه نشان‌داده‌شده نیست.

۲. بهره‌برداری، مخروط افت ایجاد می‌کند. با برداشت آب، سطح آب در چاه و اطراف آن پایین می‌رود و آب از بخش‌های پیرامونی به سوی چاه حرکت می‌کند. این همان فرایند تشکیل مخروط افت است که کتاب توضیح می‌دهد (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۰).

۳. رود دائمی، عامل تعیین‌کنندهٔ شکل است. چاه نزدیک رودی قرار دارد که با آبخوان ارتباط هیدرولیکی دارد. با گسترش مخروط افت به سوی رود، آب رود می‌تواند به آبخوان نفوذ کند و بخشی از آب برداشت‌شده را جبران کند. کتاب نیز در گفت‌وگوی مربوط به مخروط افت، بر بررسی اثر برخورد آن با رود و تغییر میزان آب ورودی به چاه تأکید کرده است (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۱).

۴. چون این منبع تغذیه دائمی است، در شرایط مفروض سؤال و با بهره‌برداری مشابه، تغییرات فصلی شکل مخروط افت محدود می‌شود. بنابراین عبارت «در تمام فصل‌ها شکل مخروط افت تغییر چندانی نمی‌کند» درست است؛ دقت کنید که این عبارت به معنای ثابت‌ماندن کامل مخروط افت یا امکان برداشت نامحدود نیست.

همچنین، چاهِ در حال برداشت دچار افت سطح آب است و شرایط چاه فورانی را ندارد؛ فوران خودبه‌خودی ویژگی هر چاهی نیست (زمین‌شناسی، صفحهٔ ۵۰).

پاسخ: گزینهٔ ۳