Exercicis: Minerals i roques

Explica la diferència entre mineral i roca, i posa un exemple de roca formada per diversos minerals i un altre de roca formada gairebé per un únic mineral.

Esmenta tres propietats físiques que s'usen per identificar minerals en una pràctica de laboratori i descriu com es comprova cadascuna.

Anomena els tres grans tipus de roques segons el seu origen i resumeix en una frase el procés que forma cada tipus.

Esmenta tres minerals silicatats molt freqüents a les roques de l'escorça (quars, feldespat, miques, olivina...) i una propietat diagnòstica de cadascun (duresa, exfoliació, color).

Explica què mesura l'escala de Mohs, com s'usa a la pràctica amb una ungla, una moneda de coure i un vidre, i quins minerals n'ocupen els dos extrems.

Diferencia l'exfoliació de la fractura d'un mineral, i posa un exemple de mineral que exfolia perfectament (una mica) i un altre que fractura de manera concoidal (el quars).

Què és la ratlla d'un mineral i com s'obté? Raona per què és una propietat més fiable que el color per identificar molts minerals (posa l'exemple de l'hematites o de la pirita).

Explica què és un sediment i mitjançant quins processos de diagènesi (compactació i cimentació) es converteix en una roca sedimentària coherent, posant l'exemple de la sorra i la gres.

Ordena en un cicle aquests processos i materials del cicle litològic, explicant cada transició: roca sedimentària, magma, roca metamòrfica, roca ígnia, sediments.

Classifica aquestes roques en ígnies, sedimentàries o metamòrfiques i justifica cada classificació pel seu origen o textura: granit, gres, marbre, basalt, pissarra i calcària.

Observa les tres mostres de roca numerades a la imatge. a) Descriu la textura que s'aprecia a cadascuna (mida de gra, presència d'estrats o de bandes minerals). b) Relaciona cada textura amb el procés que va originar aquest tipus de roca. c) En quina de les tres seria més probable trobar restes fòssils? Raona la resposta.

L'obsidiana i la pedra tosca procedeixen de magmes fèlssics semblants, però una és vítria i l'altra esponjosa. Explica quina història de refredament i de desgasificació explica la textura de cadascuna i per què la pedra tosca pot arribar a flotar.

Diferencia les roques sedimentàries detrítiques, químiques i organògenes (biogèniques), posa dos exemples de cada classe (gres i lutita; guix i sal gemma; calcària i carbó) i indica l'ambient on es forma cadascuna.

Explica la diferència entre metamorfisme regional i metamorfisme de contacte, i ordena la sèrie de grau metamòrfic creixent pissarra → esquist → gneis, indicant què els passa als minerals i a la textura en augmentar la intensitat.

La calcària i el marbre tenen la mateixa composició química (carbonat de calci) però un origen diferent. Explica la transformació de l'una en l'altra, com es distingeixen a simple vista i què passa en tirar unes gotes d'àcid clorhídric sobre totes dues (i què demostra aquesta prova).

La mida del gra d'una roca detrítica informa de l'energia de l'ambient de sedimentació. Raona què indiquen un conglomerat de còdols, un gres de gra fi i una lutita, i associa cada roca a un ambient (curs d'un riu de muntanya, platja o delta, fons d'un llac tranquil).

Durant una prospecció en un complex volcànic-plutònic s'analitzen tres mostres (A, B i C) amb idèntica composició química riolítica/granítica:

• Mostra A: quars, feldespat potàssic i biotita mil·limètrics interconnectats sense matriu vítria ni microcristal·lina.

• Mostra B: massa vítria homogènia i fractura concoidal, sense senyals de difracció de raigs X de xarxes cristal·lines.

• Mostra C: fenocristalls angulosos de feldespat immersos en una pasta de gra microscòpic amb petites vesícules.

1. a) Un informe preliminar afirma que les diferències texturals es deuen a variacions en la concentració de sílice i aigua del magma original. Rebat aquesta afirmació justificant quina és la veritable variable física responsable.
2. b) Reconstrueix la història de refredament (variació de la taxa de pèrdua de calor en el temps) de cada mostra i dedueix en quin ambient o emplaçament geològic (cambra magmàtica profunda, dic superficial o colada superficial) va consolidar cadascuna.
3. c) Preveu quina textura presentarà una mostra D recollida just en el pla de contacte entre la intrusió profunda i la roca encaixant freda.

El traçat d'una autovia preveu desmantellar un talús on aflora una sèrie estratigràfica invertida amb icnites de dinosaure i ripples fòssils continus. L'empresa constructora sol·licita formigonar el talús al·legant que «les fotografies ja preses basten com a registre i el tall rocós no té cap utilitat pràctica».

1. a) Avalua la singularitat i fragilitat d'aquest aflorament aplicant els criteris de valoració de Llocs d'Interès Geològic (LIG) (valor científic, didàctic i sociocultural).
2. b) Rebat amb arguments geològics i metodològics l'afirmació de la constructora que la documentació fotogràfica substitueix la conservació in situ de l'aflorament.
3. c) Dissenya una proposta tècnica integradora que garanteixi l'estabilitat geotècnica de la trinxera de l'autovia i, al mateix temps, permeti la preservació de l'estrat i el seu aprofitament per a itineraris didàctics segurs.

Et lliuren dues mostres anònimes de roca consolidada procedents de dues serralades ibèriques:

• Mostra 1: reacciona amb efervescència a l'$\text{HCl}$ al $10\,\%$ en fred i presenta microconductes de dissolució.

• Mostra 2: roca plutònica silícica amb quars, feldespat i mica, travessada per una xarxa de microdiàclasis ortogonals.

1. a) Justifica com la mineralogia i la discontinuïtat estructural condicionen la gènesi d'un paisatge càrstic (com a El Torcal) davant d'un caos granític amb boles i tors (com a La Pedriza).
2. b) Si ambdues zones passessin a experimentar un clima periglacial d'alta muntanya amb continus cicles de gel-desgel, preveu i compara quin procés de meteorització mecànica prevaldrà en cadascuna i quines modificacions morfològiques patiran els relleus inicials.
3. c) Explica per què l'aigua de pluja carregada de $\text{CO}_2$ dissol de manera congruent la roca 1, mentre que a la roca 2 desencadena una alteració química incongruent que desmorona mecànicament la matriu.

Un plutó granític va consolidar a $6\ \text{km}$ de profunditat fa $60\ \text{Ma}$. Avui aflora en superfície i els seus sediments sorrencs es dipositen en una plana al·luvial a $200\ \text{km}$ del massís.

1. a) Si la taxa mitjana d'erosió superficial de la falca de cobertora ha estat de $0{,}04\ \text{mm/any}$, calcula si la denudació per si sola explica que la roca aflori avui. Justifica quin procés geodinàmic vertical (ajust isostàtic) s'ha d'haver acoblat a l'erosió per permetre la seva exhumació.
2. b) Un estudiant afirma que els grans de quars i d'ortosa arribaran a la plana al·luvial en la mateixa proporció quantitativa i amb el mateix grau d'arrodoniment que tenien en el granit parental. Rebat la seva hipòtesi analitzant l'estabilitat fisicoquímica i el comportament mecànic de tots dos minerals durant el transport fluvial.
3. c) Preveu quines transformacions texturals i mineralògiques experimentaran aquestes sorres si la conca pateix subsidència i queden sepultades sota $5\ \text{km}$ de sediments amb un gradient geotèrmic de $30\ \text{°C/km}$.

En un sector orogènic es recullen dues mostres de roques procedents d'un mateix protòlit pelític (lutita marina):

• Mostra A: gra molt fi, exfoliació pissarrosa perfecta, rica en clorita, moscovita i quars.

• Mostra B: bandeig gneíssic net amb quars, feldespat potàssic, biotita, granat i sil·limanita, amb petits agregats leucocràtics segregats per fusió parcial incipient.

1. a) Interpreta les condicions termobaromètriques relatives (grau metamòrfic i fàcies) en què es va formar cada mostra i dedueix la seva profunditat cortical aproximada a l'arrel de l'orogen.
2. b) En una tercera mostra de la mateixa unitat s'observa que cristalls relictes de cianita apareixen envoltats i substituïts per agregats de sil·limanita. Interpreta la trajectòria pressió-temperatura (P-T) que va experimentar aquest massís durant la col·lisió i dedueix si reflecteix soterrament cortical o exhumació tectònica/tèrmica.
3. c) Raona detalladament quins mecanismes fisicoquímics a escala atòmica i de fàbrica de la roca són els responsables que qualsevol fòssil present a la lutita original hagi desaparegut per complet a la mostra B.

En una conca sedimentària es projecta l'explotació a cel obert de dues formacions contigües: una potent capa de guixos massissos subjacent a una formació de calcàries bioclàstiques. Sota els guixos hi ha un aqüífer regional captiu d'aigua dolça destinat a l'abastament urbà.

1. a) A partir del producte de solubilitat i la salinitat requerida per a la precipitació química, justifica per què el guix exigeix condicions d'evaporació més extremes i ambients més restringits que les calcàries marines.
2. b) Analitza el risc hidrogeològic i geotècnic si la pedrera de guix aprofundeix fins a descapçar o despressuritzar l'aqüífer captiu inferior: preveu quines alteracions es produiran en la qualitat química de l'aigua i quins riscos de col·lapse càrstic es poden desencadenar.
3. c) Dissenya un pla de mesures preventives i de seguiment ambiental durant l'explotació que controli les filtracions salines i eviti la reactivació de dolines per dissolució accelerada.

Compara la dinàmica litològica de la Terra amb la d'un cos planetari rocós com la Lluna, que té una massa molt menor, no té atmosfera ni hidrosfera i ha dissipat la major part de la seva calor interna primària.

1. a) Dedueix raonadament quines etapes del cicle litològic terrestre són inviables a la Lluna i quines sí que hi poden tenir lloc, indicant en cada cas la font d'energia motriu.
2. b) Un company sosté la següent afirmació: «El cicle litològic terrestre és un sistema termodinàmicament tancat on tota la massa es conserva dins de l'escorça i l'energia es recicla indefinidament sense pèrdues». Rebat aquesta afirmació argumentant intercanvis de matèria amb el mantell/espai i aplicant el segon principi de la termodinàmica al flux d'energia.
3. c) Justifica el paper diferencial que exerceix la gravetat terrestre en els dos subsistemes del cicle: com a força impulsora del transport sedimentari en superfície i com a motor de la flotabilitat i inestabilitat gravitatòria en la tectònica de plaques.

El massís de peridotites de Ronda (Màlaga) constitueix un dels afloraments mundials més grans de mantell subcontinental en superfície, format per roques ultramàfiques denses (densitat aproximada de $3{,}3\ \text{g/cm}^3$) en contacte mecànic sobre escorça continental menys densa ($2{,}7\ \text{g/cm}^3$).

1. a) Justifica l'aparent paradoxa gravitatòria de trobar roques mantel·liques d'alta densitat descansant sobre l'escorça continental i dedueix quin règim tectònic i quin mecanisme cinemàtic regional (obducció/encavalcament cortical) van fer possible aquest emplaçament.
2. b) En exposar-se a fluids superficials, l'olivina de les peridotites pateix serpentinització. Prediu les conseqüències mineralògiques, mecàniques i geoquímiques d'aquest procés hidrotermal sobre la resistència del massís rocós i sobre la colonització vegetal (sòls serpentínics pobres en nutrients i rics en metalls pesants).
3. c) Una empresa sol·licita obrir una gravera d'àrids al massís. Redacta tres arguments geològics pericials que justifiquin la seva catalogació prioritària com a Lloc d'Interès Geològic (LIG) internacional no renovable i la incompatibilitat absoluta d'aquesta activitat minera.