El coneixement de la geologia permet deduir seqüències temporals i processos a partir d’uns quants coneixements teòrics previs i de l’observació. Una fotografia actual ens porta a identificar què ha passat. És com intentar esbrinar un crim a partir de les proves.
En aquest cas es pot saber la direcció i el sentit del vent passat a partir de l’observació d’una acumulació de neu:
Fa poc, algú em va afirmar que no es poden fer ninots de neu ni boles de neu quan la temperatura ambient és molt baixa (al voltant dels -20 °C). Com a científica, vaig comprovar aquesta afirmació i després d’experimentar-ho he desenvolupat una hipòtesi basada en el ciment present en les roques sedimentàries.
La causa que no es puguin fer boles de neu a temperatures molt baixes es pot deure al fet que el punt fusió de l’aigua està tan lluny que no s’arriba a fondre la neu. La neu són partícules molt petites d’aigua sòlida. Aquestes partícules només queden unides entre elles si existeix un material que faci de ciment i que les enganxi. Aquest material és la mateixa neu fosa parcialment i tornada a consolidar immediatament. Aquesta fusió parcial (a pressió 1 atm) només s’aconsegueix a prop dels 0 ºC de temperatura. Si durant el procés de modelat de la neu, no s’assoleixen els 0 ºC, no es crea aquest ciment que cohesiona les partícules i, per tant, no hi ha formació de boles.
La majoria d’onades a les quals estem acostumades són onades causades pel vent. El que fa el vent és provocar un moviment circular de l’aigua on, es podria dir, per simplificar, que les gotes d’aigua no avances cap enlloc, sinó que només pugen i baixen. Aquest fenomen del no moment lateral de l’aigua queda demostrat quan som en una platja i ens sembla que una fulla o una bossa (sí, els humans som així de porcs) sembla que no avanci i no acaba mai d’arribar on som nosaltres.
Les onades de vent, quan s’aproximen a la costa, augmenten la seva amplitud (alçada) i disminueixen la seva longitud (amplada) per culpa de la interacció entre el moviment de l’aigua i el fons marí. Com que l’espai que l’aigua té per oscil·lar disminueix, ha de compensar en superfície. El cas és que les onades de vent, una vegada han arribat a la costa, sembla que l’aigua retrocedeixi.
Les onades de tsunami són causades per una pertorbació sobtada i ràpida vertical de l’aigua. Aquesta pertorbació es pot causar des de dalt (amb la caiguda d’un meteorit) o des del fons marí (per una falla amb moviment vertical o una esllavissada submarina). La pertorbació provoca un desplaçament de l’aigua a gran velocitat (algun centenar de quilòmetres per hora). Just abans que l’onada (o tren d’onades) arribi a la costa, es produeix un descens del nivell del mar, i en arribar, l’aigua es desplaça sense aturador cap a terra endins.
Buscant una analogia senzilla, el moviment de l’aigua conseqüència de llençar-se de bomba en una piscina a què equival, onada de vent o de tsunami?
.
.
.
Seria una onada de tsunami (en caure a l’aigua, la movem verticalment) i la prova és que motes vegades revessa la piscina i no retorna (clar que moltes piscines tenen sistemes per canalitzar aquesta aigua i, per tant, no es poden fer experiments de fins on arribaria l’aigua).
Fer models al laboratori que permetin ensenyar les diferències entre les dues onades és complicat. Deixo un vídeo amb algunes de les proves fallides (al laboratori no tot són èxits positius, a vegades també obtenim dades per descartar elements, cosa que no és tan dolent).
Si explicar el cicle de les roques és difícil, entendre’l ho és més. A vegades puc percebre l’alumnat patint i tornant-se boig quan veuen tantes fletxes anant amunt i avall. Conceptualment, l’objectiu és plasmar que qualsevol roca es pot transformar en una altra seguint els processos corresponents.
Una opció per endolcir-nos el mal tràngol d’intentar recordar tanta abstracció és usar la xocolata per fer un model anàleg del cicle de les roques. La xocolata es pot esmicolar i acumular en forma de sediments, es pot compactar per crear roques sedimentàries, es pot fondre per obtenir magma i que en refredar representi una roca ígnia i, a mig camí, es pot estovar per tenir una roca metamòrfica.
Tot i no ser comú, ni l’objectiu d’aquest blog, en aquest article presento un experiment per observar cèl·lules de les arrels d’una ceba en divisió, és a dir, fent la mitosi. Profase, metafase, anafase i telofase: les quatre fases que s’observen després de preparar les arrels.
A part de cèl·lules de ceba, també s’aprofita per analitzar cèl·lules dels fongs que havien crescut al voltant de la ceba i cèl·lules bucals. És molt important veure les diferències entre els tres tipus de cèl·lula…
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.
Moltes vegades no som conscients del que tenim sota els peus. Les roques són molt importants perquè són un recurs natural i perquè a través d’algunes d’elles hi circula aigua subterrània, que és una part molt important de l’aigua total del cicle de l’aigua. A vegades, l’aigua dissol les roques per on circula i, justament, hi pot circular perquè són solubles. És un peix que es mossega la cua que pot tenir conseqüències molt rellevants en el relleu de la superfície.
Quan el material eliminat per dissolució és prou gran, les roques suprajacents perden sosteniment i inicien un moviment lent cap a l’interior que es diu subsidència. La subsidència s’evidencia en el paisatge perquè es forma una depressió. Si hi haguessin construccions afectades per la subsidència, s’hi podrien començar a desenvolupar esquerdes. A vegades, la subsidència pot evolucionar a un col·lapse que és un moviment de massa ràpid en caiguda lliure on les roques ocupen l’espai buit deixat per l’acció de l’aigua.
Aquests fenòmens són perillosos si afecten les persones i suposen un risc molt important per aquestes. En l’experiment que es mostra el model analògic d’aquest procés. Es necessita una caixa amb uns forats d’uns 2 mm de diàmetre en una de les seves arestes inferiors, sal de cuina, sorra o grava, aigua i uns elements que simulin cases. L’elecció de la granulometria de la sorra és molt crític, ja que ha de ser més gran que la mida dels forats de la caixa. Si això no és així, la sorra s’escolarà pels forats i no podrem fer l’experiment. En la pràctica consultada per fer aquest experiment, es proposa usar dues granulometries diferents, però a vegades no tenim tants recursos i així podrem recuperar part del material, cosa que no podríem de l’altra manera.
El procediment consisteix posar un gruix de sal d’uns 2 cm en una zona petita de la caixa. La resta de la caixa s’ha d’omplir de sorra, incloent-hi cobrir de sorra la part on hi ha la sal. Perquè sigui fàcil afegir l’aigua es pot deixar sense sorra una zona i així evitar els possibles erosius mentre s’aboca l’aigua. Es col·loca la caixa en un lloc on es pugui mantenir lleugerament inclinada. Finalment, es posicionen unes quantes cases al llarg de la superfície de la sorra. Una vegada preparada la caixa, es va abocant aigua a poc a poc. Cal tenir previst un lloc adient on vagi caient l’aigua que surt pels forats.
A mesura que l’aigua circula, dissoldrà la sal i es podrà observar com en la superfície de la sorra es va formant una depressió i la caseta que s’hi troba damunt es va enfonsant. S’està produint una subsidència a conseqüència d’una dissolució subterrània. Fins i tot, i depenent de la granulometria de la sorra i de la sort, es pot observar un col·lapse.
L’experiment que es mostra en aquesta entrada es troba explicat en un article del projecte Earth Learning Idea (Dolines, 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.
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.
No us heu preguntat mai per què els paviments dels carrers sempre comencen a fer-se malbé pels límits entre llambordes o entre rajola i rajola? El motiu és el mateix que el causant que les coves i avencs de les calcàries tinguin tendència a formar-se al costat de fractures: LA GEOLOGIA ÉS MOLT MANDROSA
En la naturalesa, l’aigua aprofita fractures i plans per circular. Quan aquesta circulació té lloc en roques solubles, com ara l’halita o les calcàries, es formen coves i avencs i altres formes que es coneixen amb el nom de modelat càrstic.
En aquest experiment es fa una analogia entre les roques i els terrossos de sucre on els límits entre aquests representen les fractures de la naturalesa. La dissolució del sucre s’observa que comença als vèrtexs i a les arestes dels terrossos.
Els agents geològics externs, com ara el vent, són capaços d’erosionar i transportar fragments de roca. La dimensió màxima dels clasts que puguin mobilitzar depèn de l’energia de l’agent. En aquesta experiència es compara la mida de les partícules que es mouen en bufar amb una canyeta amb la mida de les partícules que es mobilitzen quan s’usa un assecador de cabells.
L’energia de l’assecador de cabells és clarament superior a la de la meva bufera. Consegüentment, la granulometria màxima que és erosionada i transportada també és molt més gran.
Llicència de Reconeixement-NoComercial-SenseObraDerivada 4.0 Internacional de Creative Commons, excepte en els apunts de geologia