Exercicis: La litosfera i els seus materials

Defineix amb les teves paraules què és la litosfera i explica en què es diferencia de la geosfera.

Explica la diferència entre una roca i un mineral utilitzant l'exemple del granit, que està format per quars, feldespat i mica.

Classifica aquests materials en roca o mineral, justificant cada resposta: sal gemma, granit, quars i marbre.

Quins són els dos tipus de materials bàsics de la litosfera que estudia la geologia? Explica com es relacionen entre si.

Classifica aquests materials en mineral o roca, justificant cada resposta: pissarra, calcita, basalt i sal comuna.

L'aigua del mar forma part de la litosfera? Explica la teva resposta i aclareix quina part del fons oceànic sí que hi pertany.

Explica què és un cristall i anomena un mineral que formi cristalls que es puguin veure a simple vista. On el podries trobar?

Anomena tres objectes de casa teva fabricats amb materials procedents de la litosfera (per exemple, una finestra, una tassa de ceràmica o una paella metàl·lica) i indica de quin material geològic procedeix cadascun.

Observa el tall esquemàtic de la geosfera: la banda blava marcada amb «?» destaca una de les seves zones. Indica quina zona és i quines capes la formen, explica la relació entre geosfera, litosfera, escorça i mantell, i raona per què diem que aquesta zona és «rígida».

És un maó una roca? És el carbó una roca? Raona ambdues respostes atenent a com es forma cada material: si és natural o fabricat, i si és un agregat de minerals.

En una excursió trobes una pedra fosca amb cristalls brillants incrustats. Explica què són probablement aquests cristalls, com s'anomena el conjunt de la pedra i quina relació tenen els uns amb l'altra.

Explica la diferència entre l'escorça i la litosfera: quina de les dues és més gruixuda, quina part del mantell inclou la litosfera i per què diem que la litosfera és la capa «rígida».

El ciment de les voreres es fabrica coent una barreja de calcària i argila. Raona si el ciment és una roca i explica per què diem que és un «producte de la litosfera» encara que el fabriquin les persones.

El granit mostra tres minerals visibles (quars, feldespat i mica) i el gres està fet de grans de quars enganxats entre si. Compara ambdues roques: en quina s'identifiquen millor els minerals a simple vista i per què? Quina creus que es desgasta abans?

Hi ha platges de sorra blanca, daurada i fins i tot negra. Explica a què es deuen aquests colors (de quines roques o minerals procedeix la sorra en cada cas) i raona quin color de sorra esperaries en una platja propera a penya-segats de granit.

«Una roca és com un pa de pessic i els minerals són els seus ingredients»: explica quins encerts té aquesta analogia i assenyala una diferència important entre cuinar un pa de pessic i formar una roca.

Un estudiant afirma: «Com que el sòl prové de la meteorització i disgregació de les roques de l'escorça, el sòl és simplement una roca triturada i pertany exclusivament a la litosfera».

1. a) Rebat la seva afirmació explicant per què el sòl no es pot considerar una roca, analitzant la seva composició i la seva estructura.
2. b) Justifica per què els geòlegs defineixen el sòl com una «interfase» en la qual interactuen quatre subsistemes terrestres (litosfera, atmosfera, hidrosfera i biosfera), indicant un component concret que aporta cadascun.

A la capçalera d'un riu de muntanya aflora un massís de granit (roca composta aproximadament per un 30 % de quars, un 50 % de feldespat i un 20 % de mica). No obstant això, en analitzar la sorra fina d'una platja situada a la desembocadura d'aquest riu després de recórrer 350 km, es comprova que el 95 % dels grans són exclusivament de quars.

1. a) Interpreta aquest canvi en la composició i dedueix què els ha passat al feldespat i a la mica durant el transport en comparació amb la resistència del quars.
2. b) Un banyista omple un pot amb aquesta sorra i diu que «s'emporta una roca de record». Raona si la sorra solta s'ha de classificar com a roca, com a conjunt de minerals solts o com a sediment, i explica quin procés geològic faltaria perquè arribés a ser una roca sedimentària.

Un documental divulgatiu comet l'error següent en explicar el cicle de les roques: «Un gra de quars d'un granit situat a 5 km de profunditat pot passar a formar part d'una roca sedimentària detrítica com el gres sense necessitat que el granit surti mai a la superfície ni entri en contacte amb l'atmosfera».

1. a) Detecta i justifica l'error científic d'aquesta afirmació explicant per què és imprescindible que la roca mare aflori a la superfície per iniciar el cicle sedimentari.
2. b) Reconstrueix la seqüència lògica d'etapes geològiques (des de la meteorització fins a la diagènesi o litificació) que ha d'experimentar aquest gra de quars per acabar integrat en un gres compacte.

Al laboratori de Geologia tens quatre mostres sòlides desconegudes (A, B, C i D) i disposes d'una moneda de coure (duresa 3), una làmina de vidre (duresa 5,5), una lupa i un pot amb àcid clorhídric diluït. Obtens les dades experimentals següents:

• Mostra A: aspecte homogeni; no la ratlla la moneda, però el vidre sí que la ratlla; en colpejar-la es trenca en fragments amb forma de cubs perfectes.

• Mostra B: observada amb la lupa mostra grans entrellaçats de tres colors diferents; ratlla amb facilitat el vidre.

• Mostra C: ratlla el vidre; és completament transparent i presenta cares planes naturals que formen un prisma hexagonal acabat en punta.

• Mostra D: de color gris uniforme; produeix una intensa efervescència amb bombolles en abocar-hi una gota d'àcid.

Respon justificant les teves respostes:

1. Determina quines de les mostres són amb certesa minerals individuals i quines són roques.

2. Identifica quina propietat mineral posa de manifest la forma de trencar-se de la mostra A i compara-la amb les cares de la mostra C.

3. Dissenya una prova senzilla per esbrinar si la mostra B conté quars.

Una empresa comercialitza per internet uns cubs transparents etiquetats com a «cristalls minerals de sal pura de laboratori». L'empresa argumenta que la seva composició química (clorur de sodi, NaCl) i la seva estructura cristal·lina són exactament iguals a les de l'halita natural que s'extreu de les mines.

1. a) Assumeix el paper de pèrit geòleg i analitza si aquest producte compleix rigorosament cadascun dels requisits que exigeix la definició científica de mineral.
2. b) Emet un dictamen justificat: és correcte anomenar-lo mineral? Raona quina diferència hi ha entre aquest cristall sintètic i un cristall de sal format a les ribes d'una salina costanera per evaporació de l'aigua de mar.

Un artesà troba dos fragments de color negre brillant: un és obsidiana (vidre volcànic natural format pel refredament instantani de la lava) i l'altre és un tros de vidre d'una ampolla trencada que algú va llençar al camp. L'artesà sosté que tots dos són minerals perquè són sòlids, inorgànics i durs.

1. a) Rebat el seu argument explicant quina característica de l'estructura microscòpica interna els falta a tots dos per poder considerar-se minerals.
2. b) Justifica per què la comunitat científica classifica l'obsidiana com una roca, mentre que el vidre d'ampolla queda totalment exclòs de la categoria de roca.

L'ajuntament d'una localitat de muntanya on els hiverns són molt freds (amb gelades gairebé diàries) i plou amb freqüència restaurarà la façana de la seva casa de la vila. L'equip tècnic ha de triar entre tres tipus de roques disponibles:

• Roca 1 (Calcària): porositat mitjana (5,8 %), duresa moderada (es ratlla amb un ganivet d'acer), reacciona i es dissol lentament amb aigües àcides.

• Roca 2 (Granit): porositat gairebé nul·la (0,3 %), duresa molt alta (ratlla el vidre), inert davant l'aigua i els àcids.

• Roca 3 (Gres molt porós): porositat alta (19,2 %), absorbeix una gran quantitat d'aigua en els seus buits i presenta ciment argilós tou.

1. a) Prediu què li passaria a la façana al llarg de diversos hiverns si es construís amb la Roca 3, justificant el paper que exerceix l'aigua en congelar-se dins dels porus.
2. b) Justifica quina roca hauries de descartar si la pluja de la zona conté substàncies àcides dissoltes procedents de la contaminació urbana.
3. c) Argumenta quina de les tres roques és la millor elecció tècnica per garantir que l'edifici suporti el pas de les dècades sense degradar-se.

Per investigar com s'originen els terratrèmols en una litosfera que és sòlida i rígida, fas el següent experiment a l'aula: recolzes un regle de plàstic rígid pla sobre la vora d'una taula deixant la meitat a l'aire. Empenys l'extrem lliure cap avall amb un dit a poc a poc: el regle es corba lleugerament resistint la força, fins que de sobte es trenca amb un espetec violent i notes una tremolor instantània a la taula i a la mà.

1. a) Interpreta el model: dedueix què representen en la dinàmica de la Terra la força continuada del teu dit, la curvatura elàstica del regle, l'espetec del trencament i la tremolor que vibra a la taula.
2. b) A partir d'aquest model, justifica per què la rigidesa de les roques no impedeix els terratrèmols, sinó que és precisament la condició imprescindible perquè s'acumuli energia i s'alliberi de manera sísmica en lloc de deformar-se de manera suau i contínua.

Repte del tema. Alguna vegada has pensat de quina part de la geosfera provenen els objectes de la teua pròpia habitació? Converteix-te en geòleg i elabora un breu informe tècnic seguint aquests passos:

1. Explora l'interior: Entra al visualitzador de terratrèmols de l'Instituto Geográfico Nacional (IGN) i localitza un seisme recent a Espanya. Anota la seua magnitud i profunditat (per exemple, $12,4\text{ km}$), i identifica justificadament en quina capa de la geosfera s'ha originat (escorça o mantell superior).

2. Auditoria litosfèrica a casa: Cerca a la teua llar 3 objectes fabricats amb materials geològics (per exemple: sal de cuina (halita), banc de cuina de marbre o terra de granit). Classifica cada material en roca o mineral i descriu breument la seua utilitat.

3. Càlcul i sostenibilitat: Calcula quin percentatge del radi mitjà terrestre ($6371\text{ km}$) representa la profunditat del seisme triat i redacta una proposta raonada sobre la importància de reciclar minerals per a protegir la litosfera.

Es valorarà:

• Identificació correcta de les capes de la geosfera i precisió en el càlcul percentual.

• Diferenciació rigorosa entre roques i minerals en els elements de l'entorn domèstic.

• Coherència i fonamentació científica de la proposta d'ús sostenible dels recursos litosfèrics.