b sinѳ = a/c = vastainen kateetti/hypotenuusa

Transkriptio

1 Mallivastaus Tehtävä 1 (6 p). Ratkaisu perustuu geometriaan. Matka, minkä laatan täytyy kulkea saavuttaakseen 100 km syvyyden, on: syvyys (a) = kuljettu matka (c) x sinѳ a c missä Ѳ on alityöntövyöhykkeen kaltevuuskulma uudelleen järjestettynä: c = a/ sinѳ = 100 km/sin45 = 100/0, = 141,42 km aika (vuosia) = c/vajoamisnopeus = 141,42 km/ 60 x 10-6 km v -1 jos vajoamisnopeus on 10 mm/vuosi: n. 14 Ma = 2,357 2,36 x 10 6 v = 2,4 Ma b sinѳ = a/c = vastainen kateetti/hypotenuusa Kysymys perustuu seuraaviin lukion oppikirjoihin: Brander, N., Hiekka S., Ruth, C. ja Ruth, O MANNER. Lukion maantiede GE1 Sininen planeetta. Kappale 14. Maa kolmas kivi Auringosta. Laattatektoniikka. Sivut Den blå planeten. Kärna, mantel och skorpa. Sidor Parmanen, K., Portaankorva-Koivisto, P. ja Sirviö, S KERTOMA 2. Geometria MAB2. Suorakulmainen kolmio ja trigonometriaa. Sivut

2 Mallivastaus Tehtävä 2 (4 p). Aurinkokunta syntyi n. 4,6 miljardia vuotta sitten tähtien välisen pöly- ja kaasupilven alkaessa tiivistyä. Tiivistyvään pilveen joutui lähistöllä tapahtuneessa supernovaräjähdyksessä tuhoutuneessa tähdessä syntyneitä heliumia raskaampia alkuaineita, kuten happea, hiiltä ja rautaa. Pöly- ja kaasupilvi alkoi tiivistyessään pyöriä synnyttäen kiekkomaisen rakenteen. Kiekon tasossa oleva aines tiivistyi vähitellen aina suuremmiksi kasaumiksi, joista lopulta tiivistyi planeettoja ja niitä kiertäviä kuita. Suurin osa pöly- ja kaasupilven materiaalista kasautui kuitenkin nopeasti tulevan aurinkokunnan keskustaan, johon aineksen lämpötilan kasvaessa syntyi lopulta tähti, Aurinko. Vetovoiman vaikutuksesta raskaimmat alkuaineet kertyivät kiekossa lähemmäksi Aurinkoa ja kasautuivat pääosin kiinteiksi kiviplaneetoiksi (Merkurius, Venus, Maa, Mars). Keveämmät alkuaineet jäivät kiertämään Aurinkoa laajemmille radoille ja kasautuivat pääosin kaasumaisiksi planeetoiksi (Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus). Brander, N., Hiekka, S., Ruth, C. ja Ruth, O MANNER. Lukion maantiede GE1 Sininen planeetta. Kappale 2. Aurinko tähti tähtien joukossa. Aurinkokunta. Sivut Den blå planeten. Solen och solsystemet. Sidor

3 Mallivastaus Tehtävä 3 (2 p). Happamasta, ryoliittisesta laavasta syntyneet tulivuoret purkautuvat voimakkaimmin ja usein räjähdysmäisesti. Ryoliittinen sitkas laava virtaa suhteellisen hitaasti, sisältää runsaasti kaasuja ja jähmettyy nopeasti ja muodostaen korkeita kerrostulivuoria. Esimerkiksi Krakatau-tyyppi. Emäksinen, basalttinen laava on kuumaa ja juoksevaa, sisältää vähän kaasuja ja purkaukset ovat rauhallisia muodostaen kilpitulivuoria tai laavakenttiä. Esimerkiksi Islanti-tyyppi. Vaarallisimpia ovat pyroklastiset virrat la laharit. Brander, N., Hiekka, S., Ruth, C. ja Ruth, O MANNER. Lukion maantiede GE3. Riskien maailma. Kappale 3. Laavaa ja räjähdyksiä. Sivut Riskernas värld. Lava och explosioner. Sidor

4 Geologian valintakoe 2016/Helsingin yliopisto Sukunimen 1. kirjain: Nimi: Henkilötunnus: TEHTÄVÄ 4A. (2p) Väittämät ovat oikein tai väärin. Merkitse rastilla oikea vaihtoehto. (0,5p/oikea vastaus) Väittämä oikein väärin A. Elämän vanhanajan merissä ei elänyt vielä piikkinahkaisia B. Evoluutioon edellytyksenä on perinnöllinen muuntelu ja luonnonvalinta C. Poikkeuksellisissa elinpaikoissa elävät arkit käyttävät rikkiyhdisteitä energianlähteenään D. Matelijat hallitsivat maailmaa paleotsooisen maailmankauden lopulla ja mesotsooisella maailmankaudella X X X X TEHTÄVÄ 4B. (2p) Alla on kallioporakaivosta ja maaperään kaivetusta rengaskaivosta otettujen vesinäytteiden analyysitulokset. Mikä väittämistä on oikein, mikä väärin? (0,5p/oikea vastaus) Analyysitulos (yksikkö) Kallioporakaivo Rengaskaivo Sähkönjohtavuus (ms/m) ph 7,6 6 Alkalinitetti (mmol/l) 3,5 0,24 Ca 2+ (mg/l) Mg 2+ (mg/l) Fe 2+ (mg/l) 0,7 0,4 Mn 2+ (mg/l) 0,4 0,2 Cl - (mg/l) 35 7 F - (mg/l) 1,4 0,10 NO3 - (mg/l) 0,1 13 SO4 2- (mg/l) 14 5 Väittämä oikein väärin A. Rengaskaivon veteen on liuennut enemmän ioneja X B. Kallioporakaivon vesi on happamampaa kuin rengaskaivon vesi X C. Kallioporakaivon vedessä on enemmän rautaa kuin rengaskaivon vedessä X D. Rengaskaivon vesi on kovempaa kuin kallioporakaivon vesi X

5 Geologian valintakoe 2016/Helsingin yliopisto Nimi: Henkilötunnus: TEHTÄVÄ 4C. (2p) Ympyröi oikea vaihtoehto (kirjain). Vain yksi väittämä on oikein. (0,5p/oikea vastaus) A. Oheisessa taulukossa on magnesiumin pysyvien isotooppien osuus ja atomimassa. Mikä on magnesiumin suhteellinen atomimassa? a. 24,1 b. 24,3 c. 24,6 d. 25,2 Isotooppi Atomimassa %-osuus Mg Mg Mg Ilmakehässä on pieni, suunnilleen vakiomäärä hiilen 14 C-isotooppia eli ns. radiohiiltä. Ilmasta tätä radioaktiivista isotooppia joutuu kasveihin ja eläimiin. Kun eliö kuolee, lakkaa radiohiilen saanti ilmasta ja 14 C-isotoopin radioaktiivinen hajoaminen alkaa. Mittaamalla näytteessä jäljellä olevan radiohiilen osuus voidaan määrittää näytteen ikä. Radiohiiliajoitusta käytetään mm. paleontologiassa. Radiohiilen puoliintumisaika on 5570 vuotta. B. Näyte, jossa on 12,5 % radiohiiltä jäljellä, on a vuotta vanha. b vuotta vanha. c vuotta vanha. d vuotta vanha. C. Näytteen ikä on vuotta. Näytteessä on jäljellä radiohiiltä a. 3,15% b. 6,25% c. 12,5% d. 25% D. Radiohiileen perustuvalla iänmäärityksellä a. ei voida määrittää yli vuotta vanhojen näytteiden ikää. b. voidaan määrittää yli vuotta vanhojen näytteiden ikää. c. voidaan määrittää alle 100 vuotta vanhojen näytteiden ikää. d. ei voida määrittää vuotta vanhojen näytteiden ikää.

6 Geologian pääsykoe MALLIVASTAUKSET Tehtävä 5. (6 p.) Nimi: Henkilötunnus Merkitse kuvaan (numerot 1-6) ja nimeä pieniin laatikoihin kolme (1-3) mannerjäätikön etenemisvaiheen ja kolme (4-6) mannerjäätikön sulamisvaiheen kulutus-, kuljetus- tai kasaumamerkkiä. Kuvaa lisäksi lyhyesti ko. kerrostuman, muodostuman tai kulutusmuodon aiheuttanut prosessi. Kuvauksen tulee mahtua kunkin numeron ja nimen alla olevaan isompaan laatikkoon. (Oikea nimi + oikea sijoitus + oikea vaihe + oikea kuvaus = 1p, oikea nimi + oikea sijoitus + oikea vaihe + kuvaus puuttuu = 0,5 p, oikea nimi + oikea sijoitus + oikea vaihe + väärä kuvaus = 0,25 p.)

7 Etenemisvaihe Silokallio: Etenevä mannerjäätikkö hioo kallion sileäksi. Silokalliot syntyvät, kun jään alle kasautunut hienompi aines hioo kalliot sileiksi jään tulosuunnan puolelta. Jään kulkusuunnan löytää kallion pinnan uurteista ja kouruista, jotka jäätikön pohjalla olleet isommat kivet ovat uurtaneet. Silokalliot ovat jään tulosuunnassa loivia ja suojasivulta rikkonaisia ja jyrkkiä. Siirtolohkare: Siirtolohkareet ovat kulkeutuneet jään mukana jäätikön etenemissuuntaan. Sulamisvaiheessa ne jäävät paikoilleen, joskus satojen kilometrien päähän alkuperäisestä paikasta. (Hyväksytään myös sulamisvaiheeseen) Pohjamoreeni: Etenevä jää kulutti kallioperää ja kuljetti irrottamaansa kallioperän mursketta, moreenia mukanaan ja kasasi sopiviin paikkoihin. Moreeni on jäätikön murskaama kallioperän sekoitus, joka koostuu erikokoisista lajitteista hiesu- ja savipartikkeleista kivenlohkareisiin. Pohjamoreeni on kasautunut jäätikön pohjalle tiukasti. Drumliini: Drumliini koostuu moreenista. Etenevä jäätikkö on muodostanut alleen moreenia ja edetessään kallion yli, moreeni on jäänyt sijoilleen jäätikön etenemissuuntaiseksi pisaranmuotoiseksi selänteeksi. Sulamisvaihe Pintamoreeni: : Etenevä jää kulutti kallioperää ja kuljetti irrottamaansa kallioperän mursketta, moreenia mukanaan ja kasasi sopiviin paikkoihin. Moreeni on jäätikön murskaama kallioperän sekoitus, joka koostuu erikokoisista lajitteista hiesu- ja savipartikkeleista kivenlohkareisiin. Moreeni, joka on kasautunut löyhästi maan pinnalle jään sisältä ja pinnalta. (myös sulamisvaihe) Keskimoreeni: : Etenevä jää kulutti kallioperää ja kuljetti irrottamaansa kallioperän mursketta, moreenia mukanaan ja kasasi sopiviin paikkoihin. Moreeni on jäätikön murskaama kallioperän sekoitus, joka koostuu erikokoisista lajitteista hiesu- ja savipartikkeleista kivenlohkareisiin. Moreeni, joka on kasautunut jäätikkökielekkeiden saumakohtaan jäätikön sulamisvaiheessa. Pääte- ja puskumoreeni: Etenevä jää kulutti kallioperää ja kuljetti irrottamaansa kallioperän mursketta, moreenia mukanaan ja kasasi sopiviin paikkoihin. Moreeni on jäätikön murskaama kallioperän sekoitus, joka koostuu erikokoisista lajitteista hiesu- ja savipartikkeleista kivenlohkareisiin. Pääte- ja puskumoreeni on kerrostunut jäätikön eteen sen sulamisvaiheessa sen uudelleen edetessä. Harju: Pitkänomainen harjanne, joka syntyi jäätikön sulamisvesien lajittelemasta ja kuljettamasta aineksesta jäätikön alle, jäätikköjoen tunneliin. Koostuu pyöristyneistä kivistä ja lajittuneesta sorasta ja hiekasta. Kulkevat jäätikön etenemissuunnassa (Suomessa lounaasta kaakkoon). Suppa: Harjuaineksen sisään jääneet jäälohkareet sulivat myöhemmin harjun jo ollessa kerrostunut. Jään sulaessa yläpuolelle kertynyt aines romahti ja maastoon syntyi kuoppa. Reunamuodostuma: esim. Salpausselät. Jäätikön sulamisvaiheessa jään reuna-asema pysyy paikallaan pidemmän aikaa. Jään reunan eteen jään ja sulamisvesien kuljettamaa ja kerrostamaa moreenia ja harjuainesta l. hiekkaa ja soraa. Glasiaalisten ja glasifluviaalisten prosessien yhteismuodostuma, jotka syntyivät n vuotta sitten. Reunamudostuma noudattaa jään reuna-aseman suuntaa ja on jyrkkäpiirteisempi pohjoispuolelta ja loivempi eteläpuolelta. Delta: Jäätikköjoen veden kuljettamaa, lajittelemaa ja jokisuulle kerrostamaa ainesta (hiekkaa) laajana, tasaisena, viuhkamaisena muodostumana.

8 Sandur: Kuivanmaan delta. Syntyi, kun jäätikköjoki laski kuivalle maalle. Pinta on purouomien uurtama. Lustosavi/savi: Jäätikön edustalla olevan vesistön pohjalle, syvään veteen, kerrostunutta hienoainesta.

9 TEHTÄVÄ 6. (5 p) Nimi: Henkilötunnus: Magmakivilajien geokemiallinen koostumus ilmoitetaan useimmiten pääalkuaineiden osalta oksidimassaprosentteina. Oheisessa taulukossa on ilmoitettu erään basaltin geokemiallinen koostumus. Tee seuraavat tehtävät perustuen taulukon tietoihin ja käyttäen apunasi oheista alkuaineiden jaksollista järjestelmää. Vastaa erilliselle paperille ja merkitse laskuihin kaikki välivaiheet näkyviin. Ainemäärän kaava on n = - a) Laske natriumoksidin ja alumiinioksidin kaavamassat (M). (1p) M (Na2O) = 2 x g/mol g/mol = g/mol (0.5 p) M (Al2O3) = 2 x g/mol + 3 x g/mol = g/mol (0.5 p) Perustuu: Lehtiniemi, K. & Turpeenoja, L. (2006) Mooli 1 Ihmisen ja elinympäristön kemia, s b) Kuinka monta grammaa rautaa on yhden kilogramman painoisessa basalttinäytteessä? (1p) Esim. m(fe2o3) = %/100 % x 1000 g = 135 g M(Fe2) / M(Fe2O3) = (2 x g/mol) / (2 x g/mol + 3 x g/mol) m(fe) = x 135 g g Perustuu: Lehtiniemi, K. & Turpeenoja, L. (2006) Mooli 1 Ihmisen ja elinympäristön kemia, s c) Laske basaltin rauta-magnesium atomisuhde ( ). (1p) ( ) Esim. Oletetaan 100 g basalttia: n(fe) / n(mg) = 2 x n(fe2o3) / n(mgo)= 2 x (13.50 g / g/mol) / (4.63 g / g/mol) 1.47 Perustuu: Lehtiniemi, K. & Turpeenoja, L. (2006) Mooli 1 Ihmisen ja elinympäristön kemia, s d) Mitä alkuainetta on eniten basaltin kokonaismassasta? Perustele vastauksesi matemaattisesti. (1p) Esim. SiO2 kaavamassasta yli 50% on happea: M(O2) / M(SiO2) = (2 x g/mol) / (28.09 g/mol + 2 x g/mol) 0.53 SiO2 on basaltin yleisin pääalkuaineoksidi (yli 50 m. %) ja koska happi esiintyy kaikkien muidenkin pääalkuaineoksidien kaavoissa, happi (O) on basaltin yleisin alkuaine. Perustuu: Lehtiniemi, K. & Turpeenoja, L. (2006) Mooli 1 Ihmisen ja elinympäristön kemia, s e) Taulukossa annettujen pääalkuaineiden lisäksi basaltissa esiintyy pienissä määrin hivenalkuaineita kuten strontiumia (Sr). Sr-pitoisuus basaltissa on 250 ppm. Kuinka paljon strontiumia on basaltissa massaprosentteina? (1p) Esim. ppm = yksi miljoonasosa, 1/ = % 250 ppm x = m. % Perustuu: Lehtiniemi, K. & Turpeenoja, L. (2006) Mooli 1 Ihmisen ja elinympäristön kemia, s

10

11 TEHTÄVÄ 7. (7 p) Nimi: Henkilötunnus: Vastaa lyhyesti seuraaviin kysymyksiin erilliselle paperille. a) Selitä käsitteet mineraali ja kivilaji. (1p) Mineraalit ovat eri alkuaineiden muodostamia kemiallisia yhdisteitä. Jotta aine voidaan luokitella mineraaliksi, sen tulee olla kiinteä, homogeeninen ja syntynyt luonnon prosesseissa. Kivilajit koostuvat yhdestä tai useammasta mineraalista. b) Nimeä kivilajien kolme pääluokkaa ja anna esimerkki jokaiseen pääluokkaan kuuluvasta kivilajista ja sen syntytavasta. (3p) Magmakivet (esim. graniitti, gabro, diabaasi, basaltti, hohkakivi): Syntyvät kiteytymällä kivisulasta eli magmasta Metamorfiset kivet (esim. gneissi, marmori, kiilleliuske, kvartsiitti): Syntyvät kun korkea paine ja lämpötila muuttavat alkuperäisten kivilajien fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia pääosin kiinteässä muodossa. Sedimenttikivet (esim. kalkkikivi, konglomeraatti, hiekkakivi, savikivi): Syntyvät kun kerrostuneiden sedimenttien paino nostaa painetta alemmissa kerrostumissa, niin että ne iskostuvat eli kivettyvät (diageneesi). c) Alla olevaan karttaan on merkitty tyyppiesimerkkejä kolmen kivilajipääluokan synty-ympäristöistä (ruudut A, B ja C). Yhdistä kivilajien pääluokat niille parhaiten sopivaan synty-ympäristöön ja perustele valintasi. (3p) A: Metamorfisten kivien tyypillinen synty-ympäristö: Poimuvuoristo, jonka sisällä on korkea paine ja lämpötila. B: Sedimenttikivien tyypillinen synty-ympäristö: Sedimenttiallas, johon kerääntyy veden kuljettamia sedimenttejä ympäröiviltä ylänköalueilta. C: Magmakivien tyypillinen synty-ympäristö: Alityöntövyöhyke, jossa esiintyy vulkanismia ja syntyy magmakiviä. Perustuu: Brander, N., Hiekka, S., Ruth, C. & Ruth, O. (2012) Manner Sininen planeetta, s

12