Exame de Biologia e Geologia 2025 · Época especial — item III.5, resolvido

Cotação 12 pontosResposta abertaVerificado

Enunciado

Instituto de Avaliação Educativa · prova 702 · 2025 · Época especial

Grupo III

A ilha de Sumatra, na Indonésia, localiza-se numa zona de fronteira entre a Placa Indo-Australiana e a Placa Eurasiática. O contínuo movimento relativo entre as placas levou a que, na parte ocidental de Sumatra, se formasse um arco vulcânico ativo.

Na zona sudeste da ilha de Sumatra, localiza-se o sistema geotérmico de Way Ratai, conhecido pelas suas fontes hidrotermais e pelo seu potencial para a extração de lítio (Li), um elemento químico presente em diversos minerais. O lítio é um recurso natural utilizado na produção de baterias para todo o tipo de equipamentos elétricos e eletrónicos.

Um estudo recente analisou a água das fontes hidrotermais do sistema geotérmico de Way Ratai cujo reservatório é delimitado por falhas e é maioritariamente formado por rocha andesítica. Os resultados do estudo mostraram que a água do reservatório, com uma temperatura entre os $160^{\circ} C$ e os $275^{\circ} C$ , tem uma composição química caracterizada pela presença de sódio (Na) e de cloro (Cl). Além disso, esta água revela ainda um enriquecimento em lítio, proveniente das rochas-reservatório de Way Ratai, cuja remoção é potenciada pela elevada salinidade da água.

A Figura 3 representa esquematicamente o arco vulcânico na zona ocidental de Sumatra e a localização do sistema geotérmico de Way Ratai.

A Figura 4A representa o modelo de enriquecimento em lítio no sistema geotérmico de Way Ratai, e a Figura 4B representa o gráfico relativo à variação da concentração de lítio à medida que a água ascende no sistema geotérmico.

Mapa esquemático da região de Sumatra e de Java, dentro de uma moldura, com a seta do norte («N») à esquerda. Terra a cinzento, mar a branco. Coordenadas: «0º» e «10º S» à esquerda; «100º E» e «110º E» em baixo; escala gráfica «500 km» no canto inferior esquerdo. A ilha de Sumatra, alongada, atravessa o mapa na diagonal, de noroeste para sudeste, com o nome «Sumatra» escrito ao longo dela; ao longo da sua parte ocidental, uma linha com pequenos triângulos pretos — o arco vulcânico — e, paralela a ela, uma linha fina (Zona da Falha de Sumatra). Um ponto preto no extremo sudeste da ilha marca o Sistema geotérmico de Way Ratai. A nordeste, «Placa Eurasiática» (a negrito). No mar, a oeste e a sul de Sumatra e de Java, uma linha grossa curva com pequenos triângulos pretos voltados para a ilha (zona de subdução), que contorna o mapa de noroeste para sudeste; a sudoeste dela, «Placa Indo-Australiana» (a negrito). Legenda à direita: ponto preto — «Sistema geotérmico de Way Ratai»; triângulo — «Vulcão»; linha com triângulos — «Arco vulcânico»; linha fina — «Zona da Falha de Sumatra»; linha grossa com triângulos — «Zona de subdução». — Figura 3

Figura composta por duas partes. 4A (à esquerda, com a etiqueta «4A»): corte esquemático, «Sem Escala», do sistema geotérmico de Way Ratai. À esquerda, um eixo vertical «Profundidade (km)», com a seta para baixo e as marcas «−1,9», «−2,25» e «−3,14». O fundo está preenchido com cruzes («Rochas-reservatório»). No topo, a superfície do terreno, que desce suavemente para a direita até ao «Mar». Ao centro, uma mancha cinzenta alongada na vertical («Reservatório geotérmico»), mais escura em baixo, com setas pretas a subir («Movimento da água termal») até duas fontes hidrotermais à superfície; dentro do reservatório, as temperaturas «160 ºC - 176 ºC» (em cima, à profundidade de cerca de −1,9 km), «186 ºC - 215 ºC» (ao meio, à profundidade de cerca de −2,25 km) e «250 ºC - 275 ºC» (em baixo, à profundidade de cerca de −3,14 km). Por baixo do reservatório, um retângulo «Fonte de calor». No canto superior esquerdo, linhas tracejadas oblíquas («Precipitação»); daí partem setas cinzentas largas, «Água da chuva», que descem obliquamente através das rochas até à base do reservatório. À direita, uma linha tracejada oblíqua, «Falha», e setas cinzentas largas, «Água do mar», que descem a partir do mar ao longo da falha até à base do reservatório, do lado direito. Legenda à direita: fonte hidrotermal (forma escura com vapor); «Reservatório geotérmico» (mancha cinzenta); «Movimento da água termal» (seta preta); «Rochas-reservatório» (quadrado com cruzes). 4B (em baixo à direita, sobreposto ao canto da 4A, com a etiqueta «4B»): gráfico com o eixo vertical «Profundidade (km)», de −4,5 (em baixo) a −2,0 (em cima), com marcas de 0,5 em 0,5, e o eixo horizontal «Li (mg/L)», de 1 a 8; seis pontos, aproximadamente (1,2; −4,05), (4,2; −3,65), (5,5; −3,1), (5,8; −2,6), (7,2; −2,4) e (8,0; −2,15), e uma reta de tendência crescente: a concentração de lítio aumenta à medida que a profundidade diminui. — Figura 4

Baseado em: D. Arrofi et al., «Lithium enrichment in high-enthalpy geothermal system influenced by seawater, Indonesia», Scientific Reports, 2024.

III.5.

Explique as elevadas concentrações de lítio no sistema geotérmico de Way Ratai, fazendo referência à localização geográfica, à composição química da água e à temperatura deste sistema.

Resposta de exame

O que se escreve na prova para ter a cotação toda.

O sistema geotérmico de Way Ratai localiza-se junto à costa, o que permite a entrada de água do mar no sistema, ao longo de falhas, onde se mistura com a água da chuva que se infiltra.

Por isso, a água do reservatório tem uma elevada salinidade, com sódio e cloro na sua composição, e esta elevada salinidade potencia a remoção do lítio existente nas rochas-reservatório (andesitos).

Além disso, o sistema localiza-se numa região de arco vulcânico ativo, com uma fonte de calor em profundidade, pelo que a água atinge temperaturas elevadas (entre $160^{\circ} C$ e $275^{\circ} C$ ); esta elevada temperatura contribui para que o lítio existente nas rochas-reservatório se dissolva na água.

Assim, a água quente e salgada que circula no reservatório vai sendo enriquecida em lítio, o que explica as suas elevadas concentrações.

Tenta primeiro no papel.

Quem lê a resolução antes de tentar acha que percebeu — e volta a errar no exame.

Mostra só o que se escreve na prova. A resolução explicada fica fechada — abres depois, se quiseres.

Resolução explicada

Passo a passo, com o porquê de cada passo.

O ponto de partida. O enunciado diz-te exatamente o que tens de usar: a localização geográfica, a composição química da água e a temperatura. São os três elementos dos critérios, e cada um tem de chegar ao lítio por uma consequência: não chega dizer «está junto ao mar» – tens de dizer o que isso faz à água e, através da água, ao lítio. Antes de escrever, sublinha no texto do Grupo III a frase central: o lítio é «proveniente das rochas-reservatório de Way Ratai, cuja remoção é potenciada pela elevada salinidade da água». Esta frase diz-te duas coisas: de onde vem o lítio (das rochas, não do mar) e o que ajuda a tirá-lo de lá (a salinidade).

1.º — (A) a localização: junto à costa, entra água do mar

Na Figura 3, Way Ratai fica no extremo sudeste de Sumatra, junto à costa. A Figura 4A mostra a consequência: a água do mar entra no sistema, descendo ao longo da falha, e chega à base do reservatório, onde se mistura com a água da chuva que se infiltra. Um sistema geotérmico longe do mar só teria água da chuva, pouco salgada; este, por estar junto à costa, recebe água do mar. O título do artigo de origem diz o mesmo: o sistema é «influenced by seawater».

2.º — (B) a composição: água salgada remove o lítio das rochas

O texto diz que a água do reservatório tem uma composição «caracterizada pela presença de sódio (Na) e de cloro (Cl)» – os iões do sal da água do mar. É, portanto, uma água de elevada salinidade. E o texto diz que essa elevada salinidade potencia a remoção do lítio das rochas-reservatório, que são andesitos. A ideia é a de uma interação água-rocha: a água salgada que circula pelos poros e fraturas da rocha retira-lhe elementos, e o lítio sai dos minerais da rocha e passa para a água.

3.º — (C) a temperatura: água quente dissolve mais lítio

A água do reservatório está entre $160$ e $275^{\circ} C$ . Porquê tão quente a 2 ou 3 km de profundidade? Porque Sumatra é um arco vulcânico ativo, e na Figura 4A há uma fonte de calor magmática por baixo do reservatório. A temperatura elevada acelera as reações entre a água e os minerais da rocha e aumenta a capacidade da água para dissolver substâncias: contribui para que o lítio das rochas-reservatório se dissolva na água.

4.º — juntar numa explicação

Os três fatores atuam ao mesmo tempo, sobre a mesma água:

junto à costa → entra água do mar → água muito salgada → a salinidade potencia a remoção do lítio dos andesitos; arco vulcânico → fonte de calor → água muito quente → o lítio dissolve-se mais na água.

A água quente e salgada vai-se enriquecendo em lítio enquanto circula e sobe pelas rochas-reservatório – é o que mostra a Figura 4B, com a concentração a aumentar à medida que a profundidade diminui.

Uma resposta de nível máximo pode ser: «O sistema geotérmico de Way Ratai localiza-se junto à costa, o que permite a entrada de água do mar no reservatório. Por isso, a água tem elevada salinidade (sódio e cloro), o que potencia a remoção do lítio existente nas rochas-reservatório. Além disso, a elevada temperatura da água, entre 160 °C e 275 °C, contribui para que o lítio das rochas-reservatório se dissolva na água, o que explica as suas elevadas concentrações.»

como este item é corrigido (é por níveis)

nível 5 – $12$ pontos: os três elementos, com rigor científico;
nível 4 – $10$ pontos: os três elementos, com falhas no rigor científico;
nível 3 – $8$ pontos: apenas dois elementos, com rigor científico;
nível 2 – $6$ pontos: apenas dois elementos, com falhas no rigor científico;
nível 1 – $4$ pontos: apenas um elemento, com rigor científico.

É o item mais cotado da prova. Cada elemento que falta custa $4$ pontos; uma falha de rigor custa $2$ . Escreve os três.

onde se perdem pontos

Dizer só «está num arco vulcânico» como localização. O critério A é a proximidade da costa, que deixa entrar a água do mar. O arco vulcânico serve para explicar a temperatura (C), não a localização pedida em A.
Ficar pela descrição da água («tem sódio e cloro») sem a ligar ao lítio. O elemento B é a salinidade a potenciar a remoção do lítio das rochas.
Dizer que o lítio vem da água do mar. O texto diz que vem das rochas-reservatório; a água do mar só traz a salinidade. É uma contradição com os dados, e os elementos que evidenciem contradição não são considerados.
Escrever que «a temperatura aumenta o lítio» sem dizer como: a temperatura elevada faz o lítio das rochas dissolver-se na água.
Responder só com o que está no texto, sem relações. O verbo é «explique»: cada fator tem de estar ligado à consequência por um conector («o que permite», «o que potencia», «contribui para»).

para reconhecer o próximo item deste tipo

Quando o enunciado enumera os fatores («fazendo referência a X, Y e Z»), a resposta tem uma frase (ou um parágrafo) por fator, e cada uma acaba no efeito pedido. Nos sistemas hidrotermais, os elementos dissolvidos na água vêm das rochas por onde ela circula: a água quente e salgada (ou ácida) é que os vai buscar.

Primeiro, a resposta de exame.

A resolução explicada abre-se depois, à parte, se quiseres perceber o porquê.

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