Les mouvements des plaques

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Léo : « Monsieur Max, puis-je faire le petit rappel ? »

Max : « Si tu veux Léo. »

Léo : « Nous avons vu que la surface de la Terre est découpée en une douzaine de grands morceaux appelés plaques lithosphériques. La lithosphère est la couche la plus superficielle de la Terre. Elle comprend la croûte et le manteau lithosphérique. Ça fait environ 100 km d’épaisseur. Dessous, il y a l’asthénosphère. Elle va jusqu’à 700 km de profondeur. »

Max : « C’est un bon résumé 🙂 »

Samuel : « Monsieur Max, j’ai une question. »

Max : »Vous avez toujours des questions. Sachez que j’apprécie votre curiosité. »

Samuel : « Merci monsieur Max. J’ai remarqué quelque chose sur les cartes du monde. Est-ce normal que j’ai l’impression que l’Afrique et l’Amérique du sud pourraient s’emboîter l’une dans l’autre ? »

Max : « Bien observé Samuel. Regardons cela de plus près. »

Carte montrant la juxtaposition de l’Afrique et de l’Amérique du sud (Les espaces sont représentés en rouge et les chevauchements en bleu).

Léo : « Ah oui ! Ça alors ! Ça voudrait dire que ces deux continents se sont écartés ? »

Samuel : « C’est ce que je me suis dit aussi. C’est possible ça monsieur Max ? »

Max : « Il faudrait vérifier. »

Samuel : « On pourrait mesurer la distance entre deux points chaque année. On verrait peut-être que la distance augmente en fonction du temps. »

Léo : « Si ça augmente encore… Peut-être que ça s’est arrêté. Et puis il faudrait pouvoir mesurer cette distance avec précision. Je ne sais pas si c’est possible ça. »

Max : « Disons qu’avec les techniques modernes c’est assez facile à faire. Il suffit de mesurer la distance séparant deux points grâce aux satellites. Prenons un exemple… « 

Graphiques représentant le déplacement d’un point en France (en cm) en fonction du temps (en années) (source Hachette, SVT 4ème, programme 2007)

Samuel : « Monsieur Max, la latitude, c’est bien la position d’un point par rapport à l’équateur ? »

Max : « Oui Samuel. »

Léo : « Et donc, la longitude c’est par rapport au méridien de Greenwich. »

Samuel : « On voit que le point s’est déplacé d’environ 18 cm vers le nord entre 1995 et 2006. »

Léo : « Et le même point s’est déplacé d’environ 26 cm vers l’est entre 1995 et 2006. »

Samuel : « Comment fait-on pour trouver le bon mouvement et son déplacement réel ? »

Max : « Avez-vous déjà eu des cours de mathématiques ? »

Léo : « Ben oui ! »

Max : « Connaissez-vous le théorème de Pythagore ? »

Samuel : « On l’a étudié, oui. »

Max : « Alors appliquons le ! »

Léo : « Mais ! Monsieur Max, le théorème de Pythagore s’applique à un triangle rectangle ! »

Max : « Et comme ça ? »

Léo : « Ben comme ça ça marche ! On sait que le carré de D est égal à la somme des carrés de 18 et de 25. »

Max : « Exact ! Ce qui donne… »

Samuel : « Ce qui donne que le point étudié situé en France s’est déplacé de 31 cm vers le nord-est en 11 ans. Ce qui fait… environ 2,8 cm par an ! »

Max : « Si nous faisions la même chose avec un point situé en Amérique du Nord nous obtiendrions à peu près la même chose. »

Léo : « Mais alors ça veut dire que l’océan Atlantique s’écarte ! »

Max : « Oui Léo, l’océan Atlantique s’ouvre 🙂 Les plaques se déplacent les unes par rapport aux autres. »

Samuel : « Mais… »

Max : « Oui Samuel ? »

Samuel : « Je ne suis pas sûr mais il me semble que la Terre ne grandit pas. Si des plaques s’écartent, il doit y en avoir qui se rapprochent alors ! »

Max : « Absolument 🙂 Et par endroits, elles coulissent l’une contre l’autre. Cela me fait penser que j’ai un travail à vous donner pour la prochaine fois. Vous allez vous approprier cela en réalisant une carte. Je vous distribue le même fond de carte que la dernière fois, puis vous colorerez les limites de plaques. Vous utiliserez le bleu pour les zones de divergence, le rouge pour les zones de convergence et le vert pour les zones de coulissement. Puis vous remplirez le tableau joint à la carte. »

Samuel : « Nous devons le faire maintenant ? »

Max : « Non mes petits. Vous ferez ce travail pour la prochaine fois. »

Léo : « Oups ! Vous l’aviez dit. »

Max : « Cela ne devrait pas vous poser trop de problème. Voici le document. N’oubliez ni le titre ni la légende. « 

Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! »Activité : les mouvements des plaques (version imprimable)

Max : « Avez-vous des questions ? »

Samuel : « Oui 🙂 Enfin, pas vraiment. Mais un peu. »

Max :  » 🙂 Je t’écoute Samuel. »

Samuel : « Si les plaques bougent, ça implique que les cartes du monde changent avec le temps. C’est possible de reconstituer les cartes anciennes ? »

Léo : « Et de voir les cartes futures ? »

Max : « C’est possible. J’ai même un petite vidéo à vous montrer si vous voulez. Mais j’ai peur qu’elle empiète sur votre récréation. »

Léo : « C’est pas grave ! On veut voir ! »

Max : « D’accord 🙂 Cette vidéo commence par remonter le temps jusqu’il y a 250 millions d’années. Puis elle revient à l’actuel et montre ce qu’il va peut-être se passer pendant les 250 millions d’années à venir. »

Paleomaps

Léo : « Rholala ! »

Max : « Mes petits, la leçon est terminée. Filez vite ! »

Samuel : « Oui monsieur Max. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits. »

Critères d’évaluation de la carte

Séance suivante

La structure de la Terre

Max : « Nous voici donc dans le complément. Je vous remercie de m’avoir suivi 🙂 « 

Léo : « Parlez-nous de la structure de la Terre monsieur Max s’il vous plaît ! »

Max : « Commençons par un peu de théorie. Je vais faire bref rassurez-vous. C’est grâce aux ondes sismiques que nous savons que la Terre est constituée de couches concentriques. Quand il y a une surface de discontinuité, les ondes sismiques rebondissent un peu dessus. En enregistrant les ondes sismiques on peut mettre en évidence ces surfaces de discontinuité. »

Léo : « Alors avec les ondes sismiques on pourrait voir les limites entre les pages d’un livre ? »

Max : « C’est une bonne comparaison Léo. Bien, commençons. C’est en 1909 qu’intervient la première découverte. Pour rappel, le sismomètre, qui permet d’enregistrer les ondes sismiques n’a alors que quelques années puisque von Reuber Paschwitz en a créé le premier exemplaire vers 1885. En 1909 le croate Andrija Mohorovicic découvre la première discontinuité. Elle se trouve vers 5 à 10 km de profondeur sous les océans et entre 20 à 90 km sous les continents. Cette discontinuité entre deux couches solides a depuis été appelée discontinuité de Mohorovicic ou plus simplement Moho. Le Moho sépare la croûte de ce qui a été appelé manteau. »

Léo : « Monsieur Max, pourriez-vous nous rappeler le rayon de la Terre s’il vous plaît ? »

MAx : « Bien sûr Léo. Ce rayon est d’environ 6 500 km. »

Samuel : « Elle est toute fine la croûte ! »

Léo : « Surtout la croûte océanique ! 5 km pour 6500 ! Ça fait… environ 0,07% ! Rholala ! Bon, il y a la croûte toute fine qui repose sur le manteau. Et il est profond comment le manteau ? »

Max : « Nous le savons grâce au scientifique allemand Beno Gutenberg. En 1912 il mit en évidence une discontinuité entre le manteau et le noyau externe. Vous vous doutez que cette discontinuité porte son nom depuis. C’est la discontinuité de Gutenberg. On la nomme également interface noyau-manteau ou CMB (core-mantle boundary). »

Léo : « Le noyau externe est liquide ? »

Max : « Eh oui ! C’est grâce à la géologue danoise Inge Lehmann que nous le savons. C’est elle qui, en 1936, découvre une nouvelle discontinuité, la discontinuité de Lehmann. C’est celle qui sépare le noyau externe liquide du noyau interne solide également appelé graine. »

Samuel : « Alors il y a… 1, 2, 3 et 4 couches principales ! Le noyau interne, le noyau externe, le manteau et la croûte. »

Max : « Ce serait trop simple 🙂 Inge Lehmann, toujours elle, a découvert une autre discontinuité, moins nette. Elle se trouve vers le sommet du manteau. Ah ! J’ai oublié de vous dire quelque chose. Les trois discontinuités dont je vous ai parlé ne sont pas de même nature. Le Moho sépare deux milieux solides. Ils diffèrent par la nature des roches. Les continents sont constitués de granite. »

Léo : « Une roche grenue ! On en a déjà vu du granite ! »

Max : « Oui Léo. La croûte océanique est elle, composée de basalte. »

Samuel : « On l’a dessinée et vue au microscope. Il y a un verre, des microlites et des cristaux. On dit qu’elle a une structure microlitique et c’est une roche volcanique. »

Léo : « Du volcanisme effusif comme au niveau des dorsales ou des points-chauds ! »

Max : « Quel plaisir de vous avoir comme élèves ! Vous vous souvenez de tout ! »

Léo : « C’est parce qu’on étudie, nous ! »

Samuel : « Et qu’on aime bien vos cours ! »

Max : « C’est surtout parce que vous étudiez… Le manteau est constitué de péridotites. »

Léo : « Vous nous avez montré une photographie de péridotite observée au microscope. »

Max : « Oui. Vous ai-je montré un échantillon ? »

Samuel : « Un échantillon du manteau ? Vous avez un échantillon des roches du manteau ? »

Max : « Oui 🙂 Il arrive que le magma basaltique entraîne avec lui des fragments de manteau qui ne se sont pas trop modifiés au passage. Vous voulez voir ? »

Léo : « Un morceau du manteau ? Ben oui ! »

Max : « Alors je vous le montre 🙂 Je vais le chercher… Voilà ! »

Une enclave de péridotite dans un basalte de point chaud

Samuel : « Waouh ! Un morceau de manteau ! »

Léo : « On en a de la chance ! C’est pas tout le monde qui voit ça ! »

Samuel : « Merci monsieur Max ! »

Max : « A votre service mes petits. Reprenons. La discontinuité de Gutenberg est plus complexe. Elle sépare deux milieux de compositions ET d’états différents. On passe des péridotites solides à un mélange de fer, nickel et soufre liquide. La discontinuité de Lehmann sépare simplement deux couches d’états différents. On trouve le même mélange de fer, nickel et soufre mais dans le noyau interne, ce mélange est à l’état solide. Vous suivez ? »

Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! »

Max : « Alors revenons à Inge Lehmann. elle découvrit en même temps que la limite au sein du noyau montre une autre limite, moins nette, au sein du manteau supérieur. Cette zone un peu diffuse se caractérise par un ralentissement des ondes sismiques. On parle de LVZ pour Low Velocity Zone. »

Samuel : « Comment on explique le ralentissement des ondes sismiques ? »

Max : « Par une diminution de dureté. Il y a là, au sein du manteau supérieur, une couche légèrement molle qui a été nommée asthénosphère. Au dessus, recoupant en partie le manteau supérieur et la croûte, on trouve la lithosphère. »

Léo : « Ça se complique un peu là… »

Max : « Un schéma pourrait vous aider. Regardez… »

Coupe schématique de la Terre (source AVG)

Léo : « Je comprends ! C’est dans le manteau supérieur que c’est compliqué. Il y a le manteau asthénosphérique mais on dit seulement asthénosphère. »

Samuel : « Et la lithosphère comprend le manteau lithosphérique et la croûte ! »

Max : « Vous avez compris. Normalement je ne devrais vous parler que de l’asthénosphère et de la lithosphère. »

Samuel : « Et pas du reste ? »

Max : « Ben non. Mais comme vous comprenez tout… Je peux faire un complément dans le complément 🙂 « 

Samuel et Léo : « Oh oui ! »

Max : « Il existe une petite couche, appelée D » (on dit D seconde) à la base du manteau. Dans cette couche se trouvent de grandes quantités d’éléments radioactifs. »

Samuel : « Des éléments radioactifs ? Ceux qui se désintègrent en produisant de l’énergie ? »

Max : « Exact ! Tu m’impressionnes Samuel. »

Léo : « Mais s’il y a production d’énergie… Ça chauffe et les roches du dessus fondent ! »

Max : « Exact aussi 🙂 Et tu m’impressionnes tout autant que Samuel. Bon, si vous n’avez pas de questions nous pouvons retourner dans notre article précédent. »

Léo : « Allons-y alors ! »

Andrija Mohorovicic

(1857-1936)

Beno Gutenberg

(1889-1960)

Inge Lehmann

(1888-1993)

Retour aux plaques lithosphériques

Les plaques lithosphériques

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour 🙂 Qui veut faire un petit rappel ? »

Léo : « La dernière séance ? »

Max : « Oui Léo. »

Samuel : « Moi monsieur Max ! Nous avons réalisé une carte montrant la répartition mondiale des volcans et des séismes. En fait, les volcans et les séismes s’observent à peu près aux mêmes endroits, le long de fines zones très allongées : les dorsales, les fosses et les chaînes de montagnes. »

Max : « Très bien  Samuel ! Je montre cette carte une nouvelle fois. « 

Carte montrant la répartition mondiale des séismes et des volcans.

Léo : « Mais ça veut dire qu’il y a de vastes zones dans laquelle il ne se passe presque rien alors ! »

Max : « Exact Léo. Ce sont ces zones calmes qui sont appelées plaques tectoniques. »

Léo : « Monsieur Max, auriez-vous une carte de ces plaques tectoniques s’il vous plaît ? »

Max : « C’était prévu Léo 🙂 La voici… »

Carte des plaques tectoniques

Léo : « Elles sont grandes ces plaques ! »

Samuel : « Et elles ne correspondent pas forcément à un continent ou à un océan. »

Léo : « Tu as vu comme la plaque africaine ressemble à l’Afrique ? »

Samuel : « Oui, mais en plus grand, avec de l’océan tout autour sauf au nord. »

Léo : « Et l’Europe et l’Asie sont soudées ! »

Samuel : « C’est l’Eurasie ! »

Max : « Oui, vous avez en tous points raison 🙂 Les plaques ne correspondent pas aux continents. Elles portent souvent un peu d’océan et un peu de continent. »

Léo : « Il y en a qui ne portent que de l’océan comme la plaque pacifique, la plaque Cocos, la plaque Nazca… »

Samuel : « Monsieur Max, on voit bien que les plaques sont très grandes. Mais leur épaisseur ? Peut-on connaître leur épaisseur ? »

Max : « Oui c’est possible. Mais pour cela nous allons faire un petit détour par un complément. Suivez moi ! »

Le complément

Léo : « Il était bien le complément 🙂 « 

Max : « J’en suis ravi. Alors, Samuel, as-tu la réponse à ta question ? Je te rappelle que tu voulais connaître l’épaisseur des plaques lithosphériques. »

Samuel : « Les plaques lithosphériques comprennent la croûte et le manteau lithosphérique. Alors ça fait… Je sais pas en fait. »

Max :  » 🙂 La lithosphère mesure de 80 à 120 km d’épaisseur. Mais nous verrons que son épaisseur peut être nulle. Je vous l’expliquerai. L’asthénosphère va jusqu’à 700 km de profondeur. Avez-vous des questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max ! »

Max : « Alors nous pouvons noter la leçon. Prenez vos cahiers et notez. »

LA TECTONIQUE DES PLAQUES

I. LES PLAQUES LITHOSPHÉRIQUES.

L’activité interne du globe se manifeste par des séismes et du volcanisme. Cette activité est concentrée dans des zones étroites et allongées. Ce sont les dorsales, les fosses et les chaînes de montagnes. Ces zones délimitent de vastes zones inactives qui sont les plaques lithosphériques. Elles sont épaisses de 80 à 120 km. L’activité géologique se concentre aux limites des plaques.

La lithosphère est la couche la plus superficielle de la Terre. Elle est froide et cassante. Elle comprend la croûte et le manteau lithosphérique. La lithosphère repose sur l’asthénosphère.

L’asthénosphère est une couche solide, légèrement molle et chaude. Elle s’étend entre 100 et 700 km de profondeur.

Max : « Toujours pas de questions ? »

Léo : « Non. C’est très clair. »

Max : « Alors vous pouvez sortir vous aérer en récréation. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits ! »

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LA TECTONIQUE DES PLAQUES

Dans ce chapitre nous allons essayer de comprendre la localisation des séismes et des volcans. Nous verrons que la surface de la Terre est constituée d’une douzaine de morceaux qui se déplacent les uns par rapport aux autres. Ce sont les fameuses plaques tectoniques. Nous verrons que ces mouvements sont de trois types et qu’ils sont responsables du visage actuel de la Terre. Ce visage n’est toutefois pas immuable puisque les plaques se déplacent. Je tacherai de vous faire comprendre que ces mouvements sont à l’origine de l’ouverture des océans. Eh oui ! Les océans naissent eux aussi 🙂 Mais ils se referment également et des chaînes de montagnes apparaissent… Évidemment ces mouvements sont lents et personne ne verra un nouveau visage de la Terre.

Voilà pour le programme. Nous pouvons commencer 🙂

Séance suivante

La répartition mondiale des volcans

Max : « Bonjour à tous ! enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits. Aujourd’hui nous n’allons pas travailler de la même façon que d’habitude. Je vais commencer par vous faire un cours puis je vous donnerai un activité à faire. Commençons… »

IV. LA RÉPARTITION MONDIALE DES VOLCANS.

Les volcans actifs ne sont pas répartis au hasard à la surface de la Terre. On les trouve :

– en bordure des continents eux-mêmes bordés par des fosses océaniques (volcans explosifs) ;

– dans les arcs insulaires (volcans explosifs) ;

– le long des dorsales océaniques (volcans effusifs) ;

– en des points isolés appelés points chauds comme Hawaï, La Réunion ou l’Islande (volcans effusifs).

– le long des grandes cassures continentales ou rifts (volcans effusifs).

Max : « Avez-vous des questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max. »

Léo : « Moi je remarque que c’est à peu près pareil que pour les séismes. »

Max : « C’est exact Léo. C’est ce que vous allez mettre en évidence en réalisant une carte de répartition mondiale des séismes et des volcans actifs. Je vous donne une carte qui indique ces localisations par des pointillés. A vous de bien reporter dessus les foyers des séismes (superficiels, moyens et profonds) et les volcans (effusifs et explosifs). A vous de trouver une légende. N’oubliez pas de donner un titre à votre carte et soignez votre travail. »

Pour réviser, puisque le chapitre est maintenant terminé…

Une autre activité sur la répartition mondiale des volcans…

Quelques animations

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L’origine des produits volcaniques (correction)

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour 🙂 Nous allons corriger l’activité que vous avez faite lors de la séance précédente. »

Léo : « Vous allez rendre les copies ? »

Max : « A la fin de l’heure. Je ne vous donne pas vos notes mais la moyenne de classe est encore de 20/20 🙂 J’affiche le sujet au tableau. »Max : « Nous allons relire chaque paragraphe en essayant de trouver les idées ou les mots importants. Je vais les surligner puisque beaucoup d’élèves aiment surligner. Certains aiment tellement cela qu’ils surlignent presque tout le texte. »

Léo : « Mais ça sert à rien de tout surligner ! Il ne faut que quelques mots ! »

Samuel : « Ben oui ! Une ou deux phrases ! »

Max : « Oui 🙂 Une ou deux phrase au maximum… Léo, peux-tu lire le premier paragraphe s’il te plaît ? Et tu souligneras les idées ou mots importants. »

Léo : « ‘Vers 100 km de profondeur, il règne dans le sous-sol une pression et une température beaucoup plus élevées qu’à la surface (plusieurs milliers d’atmosphères et 1200°C). Dans ces conditions certaines roches fondent, mais pas complètement : c’est la fusion partielle. Celle-ci donne naissance à un matériau liquide contenant des solides et des gaz : c’est le magma. Il est différent selon la nature des roches en fusion. La fusion partielle est spécifique de la formation d’un magma. Aucun corps en surface ne peut subir de phénomène.‘ »

Samuel : « Là, on apprend que le magma se forme par fusion partielle des roches. »

Léo : « Et le magma est un matériau liquide contenant des liquides et des gaz. »

Samuel : « On a déjà répondu aux deux premières questions 🙂 »

Max : « Vous remarquerez que ces idées importantes sont celles qui figurent sur le schéma : fusion partielle des roches. Le magma est représenté même si ce n’est pas écrit. Samuel, paragraphe suivant s’il te plaît. »

Samuel : « ‘Les gouttelettes de magma sont moins denses que les roches qui les entourent. Elles remontent lentement et se rassemblent. Quand elles atteignent des roches qui ont la même densité qu’elles, elles arrêtent leur remontée et s’accumulent. Il se forme un réservoir magmatique. Le magma s’y accumule et y séjourne parfois pendant plusieurs siècles.' »

Léo : « Là, on apprend que le magma remonte parce qu’il est moins dense que les roches qui sont autour. »

Samuel : « Comme un ballon qu’on pousse au fond de l’eau. Il va remonter. »

Léo : « Et on a déjà vu que la remontée provoque des microséismes. Mais ça c’est pas dans ce texte. »

Samuel : « Si ! Mais à la fin ! »

Léo : « Et puis quand le magma arrive où les roches ont la même densité que lui, il s’arrête et forme le réservoir magmatique. »

Max : « Oui. Vous avez bien compris. Je ne devrais pas vous le dire mais dans certaines copies j’ai lu que le magma formait un réservoir magnétique 🙂 « 

Samuel et Léo : « Noooon 🙂 « 

Max : « Si si 🙂 Lisons la suite. Léo s’il te plaît. »

Léo : « ‘En se refroidissant, le magma évolue. Les gaz se séparent de la lave. Ils forment des bulles qui remontent et entraînent la lave vers le haut. Une éruption volcanique correspond donc à la reprise de la remontée du magma depuis le réservoir magmatique jusqu’à la surface à cause des bulles de gaz qui remontent. Une fois à la surface et libéré de ses gaz, le magma donne naissance à la lave. »

Samuel : « Réponses aux questions 4 et 5 ! En se refroidissant les gaz sortent du magma et ça donne de la lave et des bulles. »

Léo : « Comme quand on ouvre une bouteille de soda. Les gaz dissous deviennent des bulles et si on avait agité avant, les gaz sortent fort et entraînent le liquide hors de la bouteille. Pschitt le soda ! »

Samuel : « C’est la réponse à la question 5. Les bulles remontent et entraînent la lave vers le haut. Et ça fait l’éruption ! »

Léo : « Pschitt le volcan ! »

Max : « Oui mes petits. La suite Samuel. »

Samuel : « ‘En remontant, la lave doit forcer le passage en fracturant les roches. Il se produit de petits séismes. En s’accumulant sous le volcan, la lave et les gaz peuvent faire gonfler les parois du volcan. Et on assiste parfois à des émissions de gaz qui montrent que le volcan est actif et qu’une éruption pourrait se produire bientôt.’ J’ai mis en évidence les trois indices qui peuvent faire penser qu’une éruption volcanique va peut-être se produire. »

Max : « C’est bien Samuel. Nous allons rédiger les réponses puis nous ferons le résumé qui nous servira de leçon. Prenez vos cahiers et notez. »

II. L’ORIGINE DES PRODUITS VOLCANIQUES.

En profondeur les conditions sont telles que les roches fondent en partie. Cette fusion partielle des roches donne naissance à un magma qui est un mélange de liquide, solide et gaz. Moins dense que les roches qui l’entourent, le magma remonte. Plus haut, il s’arrête et s’accumule dans un réservoir magmatique. Là il refroidit doucement. Les gaz se séparent de la lave. Des bulles cherchent à remonter et entraînent la lave vers le haut. Quand les gaz et la lave arrivent à la surface il y a éruption.

Des signaux annoncent l’éruption volcanique : des microséismes, le gonflement du volcan et des émissions de gaz.

Magma : le magma est un mélange de roches fondues, de solides et de gaz.

Max : « Si vous n’avez pas de question, vous pouvez ranger vos affaires et filer en récréation. »

Samuel et Léo : « Pas de question ! »

Max : « Alors amusez vous bien. »

Samuel et Léo : « Merci monsieur Max. Au revoir monsieur Max ! »

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L’origine des produits volcaniques

Max : « Bonjour à tous ! enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour bonjour 🙂 Qui veut faire le petit rappel ? »

Samuel : « Moi monsieur Max. Nous avons vu qu’une éruption volcanique correspond à l’émission de produits volcaniques à partir d’un centre éruptif. »

Léo : « Les produits volcaniques sont les gaz, des cendres et de la lave. »

Samuel : « Il existe deux grands types de volcans : les effusifs qui émettent de la lave fluide très chaude et les explosifs qui émettent surtout des gaz et des cendres et un peu de lave visqueuse. »

Léo : « Et la différence entre les deux types de volcans vient de la viscosité de la lave. »

Max : « Bien. C’est suffisant. Inutile de redonner toutes nos connaissances. Vous allez aujourd’hui travailler en autonomie pour découvrir d’où viennent les produits volcaniques. »

Léo : « Nous savons déjà qu’ils viennent d’en dessous du volcan et qu’en remontant la lave produit des petits séismes. »

Max : « Oui, vous le savez déjà. Mais vous allez découvrir bien d’autres choses 🙂 »

Léo : « Monsieur Max, vous avez dit qu’on allait travailler en autonomie. Ce sera noté ? »

Max : « Oui Léo. Mais il suffit de savoir lire et écrire pour réussir cette activité. »

Samuel : « Alors on devrait y arriver 🙂 « Max : « Quelques conseils. Les réponses doivent être courtes. Il faut trouver la bonne réponse dans le texte et reformuler pour répondre en une seule phrase. Il est hors de question de recopier chaque paragraphe à chaque question. Et puis lisez  bien le texte avant de lire les questions. Il faut le lire, le relire, le lire encore. Si vous l’avez bien lu, vous aurez les réponses en lisant les questions. Voilà 🙂 Bon travail. »

Samuel : « Monsieur Max, avons-nous toute l’heure ? »

Max : « Ce travail pourrait se faire en 20 minutes mais je vous laisse toute l’heure. Il faut penser aux élèves les plus lents… »

A la fin de l’heure…

Max : « Mes petits il est temps de rendre vos copies. »

Samuel et Léo : « Voilà monsieur Max ! »

Max : « Vous pouvez ranger vos affaires et partir. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits ! »

Activité Les phénomènes à l’origine d’une éruption 2

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Modélisons cela… (Correction)

Bonjour à tous ! J’ai bien reçu vos devoirs et il me faut maintenant vous donner la correction. Je vais en profiter pour faire quelques remarques sur la démarche de modélisation. Commençons…

Observation : Nous savons qu’il existe deux types de volcans : les volcans effusifs et les volcans explosifs.

Problème : Comment expliquer la différence de dynamisme éruptif entre ces deux types de volcans ?

Hypothèse : On suppose que la différence de dynamisme s’explique par la différence de viscosité des laves.

Modèle :

Protocole : Commençons par modéliser les éruptions effusives. Dans un tube en U on met de la sauce tomate qui représente la lave fluide et un peu d’eau. Les gaz volcaniques sont représentés par les gaz produits par un cachet effervescent. Puis on bouche le côté où se trouve le cachet. Pour modéliser les éruptions explosives on prend un second tube en U dans lequel on place de la purée qui représente la lave visqueuse et un peu d’eau. Puis on bouche des deux côtés.

Résultats : Dans le premier tube en U, les gaz du cachet effervescent peuvent remonter facilement et la sauce tomate remonte et s’écoule calmement le long du tube. Dans le second tube, les gaz du cachet effervescent ont du mal à s’échapper. Ils s’accumulent puis poussent la purée qui éjecte le bouchon. Puis la purée sort verticalement.

Interprétation : Avec un produit fluide les gaz s’échappent facilement. Les bulles remontent le liquide s’écoule calmement. Avec un produit visqueux les gaz ont du mal à s’échapper. ils s’accumulent et finissent par s’échapper brutalement en provoquant une explosion.

Conclusion : Quand la lave est fluide les gaz s’échappent facilement. Les bulles remontent et entraînent calmement la lave qui forme des coulées. Quand la lave est visqueuse les gaz n’arrivent pas à s’échapper. Ils s’accumulent puis sont libérés de façon explosive. Une nuée ardente apparaît puis les gaz continuent à s’échapper en entraînant des cendres sous forme de panache éruptif. Puis il arrive que la lave forme une aiguille de lave. La différence de dynamisme entre les volcans gris et les volcans rouges vient de la différence de viscosité de la lave.

Voilà ! Ce n’était pas bien difficile 🙂

J’ai parlé de remarques. Il y en a une qui me vient là, tout de suite. Vous avez peut-être remarqué que les résultats décrivent ce qu’il se passe dans le modèle. Ici, dans les résultats, on parle de sauce tomate, de purée… Dans l’interprétation on explique ce qu’il se passe dans la modèle. Puis, dans la conclusion, on revient à la réalité. On ne parle plus de la sauce tomate mais de la lave fluide. De même on oublie la purée et on décrit le comportement de la lave visqueuse. C’est plus facile que dans la démarche expérimentale. Je répète : dans l’interprétation on parle du modèle alors que dans la conclusion on revient à la réalité.

Modélisons cela

Séance suivante

Modélisons cela…

Max : « Bonjour à tous ! enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Samuel, peux-tu faire le petit rappel ? »

Samuel : « Je peux monsieur Max ! Nous avons vu qu’il existe deux principaux types de volcans. Les volcans explosifs, dits volcans gris, explosent. Ils libérent brutalement de grandes quantités de gaz et de cendres sous forme de nuées ardentes et de panaches éruptifs. Ils émettent également un peu de lave visqueuse, qui coule mal. »

Max : « Merci Samuel. Léo va prendre la suite. »

Léo : « Oui monsieur Max. Il y a aussi les volcans effusifs dits volcans rouges. Ils émettent de grandes quantités de lave fluide sous forme de fontaines de lave et de coulées de laves. Il y a aussi des gaz et des cendres mais moins. »

Max : « Très bien ! Bravo à tous les deux ! Encore un fois vous connaissez parfaitement vos leçons. »

Léo : « Monsieur Max, j’ai une question ! Comment expliquer la différence entre ces deux types de volcans ?« 

Max : « C’est une très bonne question Léo. Mais vous connaissez déjà la réponse. Elle est dans la leçon que vous avez si bien récitée. »

Samuel : « J’ai une hypothèse ! Et si c’était à cause de la viscosité de la lave ? Si la lave est fluide les gaz peuvent remonter facilement et l’éruption est calme.  On dit qu’elle est effusive. Alors que si la lave est très visqueuse les gaz ont du mal à sortir. Ils s’accumulent et quand il y en a beaucoup ils sortent de façon brutale et ça explose. Boum le volcan ! »

Max : « Samuel, tu viens de proposer une hypothèse et ses conséquences vérifiables. Comment pourrions-nous vérifier cette hypothèse ? »

Samuel et Léo : « En faisant un modèle ! »

Max : « Oui, un modèle en deux parties. L’une pour les éruptions effusives, l’autre pour les éruptions explosives. Je vous montre ça. Commençons par le modèle éruption effusive… »

La vidéo originale

Léo : « Rholala ! On voit bien comme ça ! »

Max : « N’oubliez pas que lorsque nous faisons un modèle il faut dire à quoi correspondent les éléments du modèle dans la réalité. »

Samuel : « La sauce tomate représente la lave fluide et les gaz produits par le cachet effervescent représentent les gaz volcaniques. »

Max : « Très bien Samuel. Passons au modèle suivant… »

La vidéo originale

Samuel : « Boum le modèle ! »

Léo : « Là c’est de la purée qui représente de la lave visqueuse. Les gaz du cachet représentent encore les gaz volcaniques. »

Max : « Oui Léo. Bien, maintenant vous allez prendre une feuille, la présenter comme pour une évaluation puis vous rédigerez la démarche de modélisation que nous venons de suivre. N’oubliez pas d’indiquer, dans le protocole, à quoi correspondent les différents éléments de nos modèles dans la réalité. Et vous aurez la réponse à la question de Léo. Au travail ! »

Séance suivante

Deux types de volcans

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits 🙂 Avez-vous bien révisé ? »

Samuel : « Oui monsieur Max ! »

Max : « Alors la séance d’aujourd’hui vous paraîtra facile. Nous allons faire la leçon puis je vous donnerai un petit exercice. Prenez vos cahiers et notez. »

LES VOLCANS

I. DEUX TYPES DE VOLCANS.

1. Les volcans explosifs.

Les volcans gris sont des volcans explosifs. Ils émettent de grandes quantités de gaz et de cendres sous forme de nuées ardentes et de panaches éruptifs. Ils peuvent aussi émettre un peu de lave visqueuse.

Une nuée ardente est un nuage de gaz et de cendres qui dévale les pentes du volcan à haute vitesse. Au départ, une nuée ardente peut dépasser 500 km/h et 500°C.

Un panache éruptif est constitué de cendres projetées verticalement par des gaz à haute vitesse.

2. Les volcans effusifs.

Ce sont les volcans rouges ou effusifs. Ils émettent de grandes quantités de lave fluide sous forme de fontaines de lave et de coulées de lave fluide.

Une éruption volcanique est donc l’émission de produits volcaniques (lave, gaz, cendres) à partir d’un centre éruptif. Les éruptions sont toujours précédées par de petits séismes.

Max : « Avez-vous des questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max. »

Max : « Alors rangez vos cahiers. Je vais vous distribuer le petit exercice. »

Couleur dominante

Mode d’émission

Produits émis

Température

Fluidité

Roches

Basalte Rhyolite

Dynamisme

Samuel : « Monsieur Max, devons-nous remplir le tableau ? »

Max : « Oui Samuel. »

Samuel : « D’accord monsieur Max. »

Samuel et Léo : « Fini ! »

Couleur dominante Rouge Gris
Produits émis Lave, gaz et cendres Gaz et cendres, lave
Mode d’émission Fontaine de lave et coulées de lave Nuées ardentes et panaches de cendres
Température 1100°C 600°C
Fluidité Fluide Visqueux
Dynamisme Effusif Explosif
Roches Basalte Rhyolite

Max : « Bravo mes petits ! Avant de terminer je vous distribue un document qui reprend tout cela. Le voici… »

Si vous n’avez pas de questions vous pouvez aller vous dégourdir les pattes en récréation. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

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