geology – gl4 extension geology - … · answer all the questions. write your answers in the ......
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Centre Number
Candidate’s Name (in full)
Candidate’s Examination Number
WELSH JOINT EDUCATION COMMITTEE CYD-BWYLLGOR ADDYSG CYMRUGeneral Certificate of Education Tystysgrif Addysg Gyffredinol
UwchAdvanced
454/01
GEOLOGY – GL4
EXTENSION GEOLOGY
A.M. WEDNESDAY, 11 June 2003
(2 Hours)
TJ*(0016/16)
In addition to this paper you will need:the Geological Map Extract (Hawes)
Examineronly
Section A
Section B
INSTRUCTIONS TO CANDIDATESAnswer all the questions.
Write your answers in the spaces provided.
INFORMATION FOR CANDIDATESThe number of marks is given in brackets at the end of each sub-question.
Candidates are reminded that marking will take into account the quality of communication used inyour answers.
No certificate will be awarded to a candidate detected in any unfair practice during the examination.
Total
15
15
16
14
8
8
10
10
96
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
2 Examineronly
Arholwryn unig
SECTION A
Answer all questions in the spaces provided.
This Section should take approximately 1 hour to complete.
1. Figure 1 is a temperature/pressure diagram showing the variation in the geothermal gradientbeneath part of a continent, together with the melting point curves for wet and dry granite,obtained from laboratory experiments.
0 200 400 600 800 1000 1200 14000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
6
12
18
24
30
0
X
Temperature (∞C)
Dep
th (
km)
CRUST
MANTLE
continental geotherm
melting point curve at which wet(hydrous) granite begins to melt melting point curve at
which dry(non-hydrous) granite begins to melt
Pres
sure
(kb
ar)
MOHO
Figure 1
Refer to Figure 1.
(a) (i) Complete the table below by stating the temperatures found at the base of the crust(Moho). [3]
(0016/16)
Temperature at base of the crust (Moho)
Actual temperature
Temperature at which dry (non-hydrous)granite would begin to melt
Temperature at which wet (hydrous)granite would begin to melt
Temp (°C)
3
Turn over.
Examineronly
Arholwryn unig
(ii) Calculate the average geothermal gradient for the top 10 km of the crust. Show yourworking. [2]
Geothermal gradient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . °C/km
(iii) Use Figure 1 to describe how the average geothermal gradient in the mantlecompares with that in the crust. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(b) (i) Use Figure 1 to explain why it is not possible for dry granite to begin melting at thebase of the crust. [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(ii) Shade in the area of Figure 1 at which a crust composed of wet granite might beexpected to begin melting. [2]
(iii) Explain why a partial melt generated at X is unlikely to be erupted at the surface. [2]
Explanation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(c) Explain the importance of gas content in the emplacement and extrusion of magma. [3]
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Total 15 marks
(0016/16)
4 Examineronly
Arholwryn unig
2. Figure 2a shows the temperature and pressure stability fields for three aluminium silicate mineralsfound in metamorphic rocks.
0
1
2
3
4
5
6
7
Pres
sure
(kb
ar)
0 100 200 300 400 500 600 700Temperature (∞C)
800
A1
andalusiteA2
sillimanitekyanite
B2
B1
X
Y
Figure 2a
(a) (i) State the temperature and pressure conditions under which all three minerals couldcoexist in equilibrium in a single metamorphic rock. [2]
(0016/16)
(ii) Name the types of metamorphism represented by pathways A1 A2 and B1 B2 on Figure 2a and describe the geological environment in which eachmetamorphic rock was formed.
1. Type of metamorphism (Pathway A1 A2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [1]
Geological environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2. Type of metamorphism (Pathway B1 B2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [1]
Geological environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Temperature (°C)
Pressure (kbar)
5
Turn over.
Examineronly
Arholwryn unig
(b) Figures 2b and 2c show thin sections of metamorphic rocks formed at locations X and Y onpathways A1 A2 and B1 B2 respectively.
0 5 105
mm
Quartz
Biotite mica
Feldspar
Minerals in monomineralic bands
SillimaniteFine-grained matrixof biotite, muscoviteand quartz
Andalusite
For each rock in Figures 2b and 2c, state
(i) the metamorphic texture; [2]
(ii) the rock name. [2]
Figure 2b Figure 2c
(0016/16)
Rock in Figure 2b (formed at X on Fig 2a) Rock in Figure 2c (formed at Y on Fig 2a)
Texture Texture
Rock nameRock name
(c) (i) Identify, from the list below, one sedimentary rock most likely to give rise to therocks shown in Figures 2b and 2c following metamorphism. [1]
arkose, clay, coal, conglomerate, limestone, quartz-rich sandstone
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Briefly justify your choice. [2]
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Total 15 marks
6 Examineronly
Arholwryn unig
3. Figure 3a is a drawing of a trilobite from an assemblage of the same genus preserved on a singlebedding plane.
Figure 3a
(a) (i) Name the morphological features labelled X and Y. [2]
Feature X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feature Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) State one major difference between the segments of the thorax and the pygidium. [1]
Difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(iii) Suggest the function of the thoracic segments. [2]
Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(b) Suggest a possible former mode of life for this trilobite using two pieces of evidence fromthe morphology of the fossil. [3]
Mode of life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Evidence 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Evidence 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(0016/16)
Source: British Palaeozoic Fossils
0 10 20 30 400
5
10
15
20
25
Len
gth
(mm
)
Width (mm)
Variation in size of pygidium
7
Turn over.
Examineronly
Arholwryn unig
(c) Figure 3b is a scattergraph showing the variation in size of the pygidium for the trilobiteassemblage obtained from the bedding surface.
Figure 3b
(i) Measure the dimensions (maximum width and length) of the trilobite’s pygidiumillustrated in Figure 3a and plot them on the graph (Figure 3b.) [1]
(ii) Describe the general distribution of data plots on the graph. [2]
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(0016/16)
8 Examineronly
Arholwryn unig
(iii) With reference to Figure 3b, suggest, giving reasons, which one of the followingconclusions (A, B or C) is the most likely explanation from the distribution of dataplots shown on the graph. [3]
(0016/16)
Death assemblage formed by the transport and deposition of broken fragments of trilobiteshell.
Life assemblage with trilobites moulting between stages of growth.
Gradual evolution of the trilobite genus from small to larger forms.
A
B
C
Conclusion
Conclusion letter (A, B or C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Reasons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(d) Explain why there are fewer problems in accurately relating morphology to mode of life infossil bivalves and brachiopods than in trilobites. [2]
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Total 16 marks
9
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Examineronly
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4. Figure 4a is a partly completed block diagram of folded strata, plunging towards the north.
(0016/16)
N
20m
Axialplane12
m
Figure 4a
(a) (i) Complete the table below to describe the fold elements. [3]
Fold element Description
UPRIGHT
PLUNGING to NORTH
Amplitude (in metres)
Wavelength (in metres)
Hinge shape
Axial plane attitude
Axis orientation
(ii) Complete Figure 4a to show the outcrop of the strata on the top surface of thediagram. [2]
10 Examineronly
Arholwryn unig
(b) Figure 4b is a laboratory simulation of folding to investigate the effect of stress onspherical structures in the hinge area of a fold.At location Y the spheres were found to be undeformed.
Draw sketches in the spaces provided to show how stresses acting at locations X and Z in Figure 4b might result in the distortion of spherical structures.Briefly explain your answer. [3]
Explanation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Figure 4b
X
Y
Z
11
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Examineronly
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(c) Figure 4c shows a cliff section exposing two rock sequences separated by an unconformityand cut by a dip-slip fault. The section provides evidence of three separate episodes ofdeformation.
limestone
conglomeratebasal
shale shale
5
10
0
m
Fault
quartzite
sandstone
Figure 4c
(i) Clearly show the net displacement of the quartzite on Figure 4c using arrows toindicate the relative movement of each side the fault plane. [1]
(ii) State the type and direction of regional stress that would cause this displacement. [2]
Stress type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Direction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(iii) Describe and account for the displacement of the unconformity in terms of the historyof fault movement in this region. [3]
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ROCK HEAD
12 Examineronly
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SECTION B
Questions 5 - 8 relate to the British Geological Survey 1:50,000 Geological Map extract of Hawes.
Answer all questions in the spaces provided.
This Section should take approximately 1 hour to complete.
5. The Geological Map shows both the solid formations and drift deposits.
(a) (i) Explain what is meant by a drift deposit. [1]
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(ii) Name the type of drift deposit covering the greatest area of the Geological Map. [1]
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(iii) Complete the table below to indicate the probable order of superposition of the solidformation and drift deposits in Chapel-le-Dale at grid reference (GR) 724760. [2]
(0016/16)
1. Oldest
2.
3. Youngest
(b) With reference to the Kingsdale valley (GR 700770), and valley sides describe and explain
(i) the distribution of alluvium; [2]
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(ii) the outcrop pattern of Carboniferous strata. [2]
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13
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6. Figure 6 is a field sketch of the spring line junction at the base of the Carboniferous GarsdaleLimestone (GL).
(0016/16)
Figure 6
(a) Refer to the Geological Map and Figure 6.
(i) Identify, with a tick in the appropriate box, at which of the following locations thesketch was drawn. Explain your answer. [2]
A. 695750
B. 710753
C. 717748
Location grid reference Orientation
Looking NE
Looking NW
Looking SW
Tick ONE box below
Explanation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(ii) Label the field sketch to show details of significant geological features. [3]
(iii) Give a geological explanation for the presence of a spring at this junction. [3]
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Total 8 marks
Not required
No data
14 Examineronly
Arholwryn unig
7. (a) Refer to the Geological Map and Section.
(i) Describe the general trend of faulting on the Geological Map. [1]
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(ii) Complete the table below to identify the characteristics of the following faults:
1. RF Hollintree Fault (Grid Square 6972)2. South Craven Fault (Grid Square 6973). [6]
(0016/16)
Fault characteristics RF Hollintree Fault South Craven Fault
Dip direction and angle(degrees)
N.E
Direction Angle (degrees)82
DirectionSW
Angle (degrees)74
Downthrow direction
Throw (in metres)
Orientation (direction) of themaximum principal stress
component (s max)
Fault type
(b) (i) Describe the geological structure between the RF Hollintree Fault and the SouthCraven Fault. [1]
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(ii) Using evidence from the Geological Map and Section, explain why the altitude ofthe land surface to the south of the South Craven Fault is generally lower than thealtitude to the north. [2]
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Total 10 marks
Figure 8
Refer to the Geological Map and Section.
(i) Mark and label on Figure 8 the base of the Garsdale Limestone (GL) that crops out at250m in the Doe valley. [1]
(ii) Describe the structure of the solid geology of the River Doe valley and sides from thedam site, NE to Chapel-le-Dale (GR 740772). [3]
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(b) Assess the geological implications of developing the River Doe valley as a reservoir. (Youshould consider the geological suitability of both the dam and reservoir sites and refer todata given in previous questions in Section B). [6]
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Total 10 marks
15 Examineronly
Arholwryn unig
8. (a) The River Doe valley could be developed as a reservoir behind a dam located belowTwisleton Scar End (GR 706753) and White Scars (GR 714744). Figure 8 is a topographicsection along the line of this possible dam site showing the estimated height of a reservoir.
(0016/16)
200
250
300
350
400
200
250
300
350
400 SENW TwisletonScar End
White Scars
estimatedreservoir height
currentRiver Doe
Hei
ght a
bove
sea
-lev
el (
m)
Turn over.
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