Un volcà al laboratori: la cera com a alternativa al bicarbonat

Quasi totes i tots hem vist reproduir un volcà en una aula o laboratori. Quan es fa amb vinagre i bicarbonat de sodi el que es produeix és espectacular: un líquid que sembla que s’expandeixi per culpa del diòxid de carboni producte de la reacció. Tot i la patxoca del resultat, el model té greus problemes científics si el que es busca és fer l’analogia d’un volcà.

Una erupció volcànica es produeix quan el magma arriba a la superfície de la Terra. Només aquells magmes de composició àcida (i, per tant, amb volàtils en dissolució) o que a prop de la superfície incorporin aigua (perquè es travessen un aqüífer o es troben una glacera) causen erupcions explosives. El principi és semblant al que es dona quan s’obre el tap d’una ampolla de refresc amb gas: la pressió baixa i les substàncies passen ràpidament a gas que causa les explosions. És a dir, el diòxid de carboni emès per un volcà ja formava part del magma, no és producte de cap reacció química, com el que es produeix amb el bicarbonat de sodi.

Una molt bona alternativa per a crear un volcà amb menys errors científics seria usant cera. La cera és un material que es fon a temperatures que podem controlar a l’aula i que ens permet fer l’analogia amb una roca, que quan s’escalfa prou, es fon. Posar aquesta cera en profunditat és fàcil amb una mica de sorra i aigua.

Per fer aquest experiment només cal ratllar cera i posar-la en un vas de precipitats, posar sorra damunt i finalment afegir aigua fins a una alçada de dos dits per damunt de la sorra. Quan es té això, es col·loca sobre una placa calenta i s’espera. La cera fosa ascendirà fins a la superfície. I ja tindrem el volcà! Posar aigua és important perquè sense aquesta, la cera es fon i ascendeix a través dels pors de la sorra i s’hi acaba barrejant, impregnant-los, però no troba un camí clar per ascendir. L’aigua en canviar d’estat fa bombolles que en ascendir li obren camí a la cera.

La fragmentació de les roques

Les roques a la naturalesa es fragmenten a conseqüència de dos processos geològics: la meteorització, especialment la física i la biològica, i l’erosió.

La meteorització és l’alteració de les roques deguda a la interacció d’aquestes amb la hidrosfera, l’atmosfera i la biosfera. Aquesta alteració pot ser l’esmicolament de les roques o la seva alteració química. La fragmentació de les roques es produeix, per exemple, quan l’aigua es congela a l’interior de fractures prèvies i les amplia.

L’erosió, en canvi, estrictament es defineix com l’arrancament de material de la seva localització inicial. Normalment, la roca que perd el material acostuma a estar prèviament fragmentada, però a vegades el mateix procés erosiu provoca la fragmentació. Quan l’erosió es produeix al mateix temps que la fragmentació a causa de la fricció amb altres materials transportats per un fluid s’anomena abrasió. L’abrasió és un procés que s’inclou dins de la meteorització.

L’objectiu de l’experiment és mostrar que la fragmentació de les roques depèn en gran manera de la roca que es fragmenta. Per mostrar-ho, se simularà l’abrasió posant fragments d’arenisca i de granit en dos pots de plàstic diferents. Una vegada tancats els pots, se sacsegen durant 5 segons i en acabar s’extreu tot el material que hi ha en el pot. El que s’observa és que els 5 fragments de granit quasi no han estat modificats i, en canvi, l’arenisca ha estat molt modificada i s’acompanya amb molt de material mida sorra. Les diferències són degudes a la gènesi de cadascuna de les roques.

L’arenisca és una roca sedimentària que es forma per litificació d’un sediment format per clasts de granulometria mida sorra. En erosionar aquesta roca, el que succeeix és que els fragments tornen a separar-se, ja que la part més dèbil de la roca són les unions entre aquests grans. Això no li passa al granit, que és una roca ígnia plutònica formada per la consolidació lenta d’un magma que dona com a resultat la cristal·lització total de la roca. Durant l’abrasió, els contactes entre els cristalls no representen una superfície de debilitat tan evident com seria la unió entre els grans de l’arenisca. És per aquest motiu que la roca resisteix més a l’abrasió i l’erosió i es fragmenta molt menys.

L’experiment que es mostra en aquesta entrada es troba explicat en un article del projecte Earth Learning Idea (Còctel erosiu, enllaç a l’experiment complet). En aquest cas, l’alumnat de ciències de la Terra de l’institut Manuel de Cabanyes va participar activament en la realització de l’experiment. El vídeo és el producte de la gravació a l’aula de l’experiment.

Els aqüífers

Els aqüífers són formacions rocoses poroses i permeables. És en aquestes formacions on s’emmagatzema i circula l’aigua subterrània.

Els aqüífers es poden modelar analògicament amb materials com ara sorres i grava. En l’experiència que us proposo, uso unes esponges que justament compleixen els dos requisits necessaris per ser aqüífers: són poroses (tenen espais buits) i són permeables que vol dir que aquests espais buits es troben connectats entre ells.

Aquest model és útil per eliminar la creença errònia i popular que l’aigua (i també el petroli) es troben en bosses d’aigua.

Les ones i els canvis de medi

L’estructura de l’interior de la Terra es coneix gràcies a l’estudi de les ones sísmiques. Les ones sísmiques viatgen per l’interior de la Terra i quan arriben a un canvi de medi es reflecteixen i refracten.

Com explicar aquest procés que té lloc en profunditat amb un exemple? Una manera és a partir del canvi entre els medis aigua i aire. Només cal posar el cap sota de l’aigua i entendre que ens hi arriben sons que s’han produït a l’exterior.

Els canvis del cos durant l’embaràs

Una altra entrada al blog no relacionada amb la geologia. En aquest cas és l’edició en vídeo de les fotografies que vaig fer de la meva panxa durant l’embaràs de l’Ona i els dos primers mesos de postpart. Un total, nou mesos de fotografies sempre preses al mateix lloc. Les imatges en blanc corresponen a dies sense fotografia per algun motiu, però s’ha decidit deixar-los així per no alterar la línia temporal ni falsejar les dades.