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 ! »

Séance suivante

LES SÉISMES

Dans ce premier chapitre nous allons étudier les séismes ou tremblements de terre. Pour ce faire nous allons nous poser quelques questions et tenter d’y répondre. Et, comme vous le verrez, une réponse engendre une nouvelle question 🙂 Nous commencerons par observer les effets des séismes puis, petit à petit, nous remonterons à leur cause. Nous pourrons alors expliquer ce qu’il se passe lors d’un séisme.

Quelles sont les manifestations et les conséquences des séismes ?

I. MANIFESTATIONS ET CONSÉQUENCES DES SÉISMES.

Comment localiser un séisme ?

II.  LA LOCALISATION DES SÉISMES.

1. L’épicentre d’un séisme.

2. Le foyer d’un séisme.

Qu’est ce qu’une faille ?

III. LES FAILLES.

IV. L’ORIGINE DES SÉISMES.

Comment expliquer l’apparition d’une faille ?

1. L’origine des failles.

Comment expliquer l’apparition des ondes sismiques ?

2. L’origine des ondes sismiques.

Comment les séismes sont-ils répartis à la surface de la terre ?

V. LA RÉPARTITION MONDIALE DES SÉISMES.

Commencer le chapitre

LE VOLCANISME

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Et puis dépêchez vous. Je voudrais vous montrer quelques films pour vous présenter le volcanisme. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Léo : « On va étudier le volcanisme ? Chouette alors ! »

Samuel : « Et on va regarder des vidéos ! »

Max : « Oui, quelques unes. Je compte sur vous pour être sages ! »

Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! »

Max : « Alors commençons… »

Éruption du Mont Saint-Helens (Maurice et Katia Kraft)

Éruption du Mont Saint-Helens (version courte)

Léo : « Rholala ! La montagne a explosé d’un coup ! Boum la montagne ! »

Max :  » 🙂 Léo, tu devrais parler du volcan. »

Léo : « Oui oui ! Pardon monsieur Max ! Le volcan a explosé d’un coup ! Boum le volcan ! »

Samuel : « Moi je croyais qu’il y avait de la lave qui sortait d’un volcan. »

Léo : « Là il y en avait pas ! C’était… C’était comme des cendres qui formaient des nuages. »

Samuel : « Des nuages qui allaient très vite ! Vers le bas ou vers le haut. »

Léo : « Les cendres devaient être poussées par des gaz ! C’est pour ça que ça a explosé ! Il y avait plein de gaz dans le volcan et puis ils ont été libérés d’un coup quand ça a explosé et les cendres ont été projetées à toute vitesse ! »

Max : « Vous avez tout compris à ce premier type de volcan. Ce sont les volcans gris ou volcans explosifs. Regardons un peu mieux… »

Une nuée ardente

Léo : « Rhoooo ! »

Samuel : « C’est un nuage de cendres qui dévale la pente à toute vitesse ! »

Max : « C’est ce que les géologues appellent une nuée ardente. 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. »

Samuel : « Mais c’est très dangereux alors ! »

Max : « Oui Samuel, c’est extrêmement dangereux. Continuons… »

Un panache éruptif

Samuel : « Encore des cendres projetées à toute vitesse ! »

Max : « Oui, cette fois elles sont projetées verticalement et, en général, cela dure plusieurs jours, voire plusieurs semaines. C’est un panache éruptif. Un panache éruptif est constitué de cendres projetées verticalement par des gaz à haute vitesse. »

Léo : « Monsieur Max, jusqu’à quelle hauteur peuvent aller les cendres ? »

Max : « Pour le Saint Helens, elles ont atteint environ 20 km. Pour le Krakatoa elles ont atteint 85 km. »

Samuel : « Ah oui, quand même… »

Max : « Évidemment, elles se dispersent dans l’atmosphère petit à petit bien qu’une grande partie retombe rapidement au sol. Les cendres dispersées dans l’atmosphère font écran aux rayons du soleil. L’éruption du Pinatubo en 1991 a ainsi provoqué une baisse de la température moyenne sur terre de plus de 1°C pendant deux à trois ans. »

Samuel : « Mais il n’y a jamais de lave dans ces volcans gris ? »

Max : « Si, un peu. Elle coule très mal. On dit qu’elle est visqueuse. Quand elle sort du volcan elle peut former une aiguille de lave qui grandit de quelques centimètres par jour et qui finit pas s’effondrer. Voici un exemple à la montagne Pelée en 1903. »

Léo : « C’est de la lave qui sort comme ça ? »

Max : « Oui Léo. Je répète qu’elle est très visqueuse. On peut dire très pâteuse si vous voulez. »

Samuel : « Je ne voyais pas les volcans comme ça moi… »

Max : « Je vous ai donc appris quelque chose… Qui veut résumer ce que nous venons de voir ? »

Samuel et Léo : « Moi monsieur Max ! Moi ! »

Max :  » 🙂 Samuel, nous t’écoutons. »

Samuel : « 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.« 

Max : « Très bien Samuel. Passons au second type de volcan… »

Éruption du Piton de la Fournaise, Île de la Réunion (France)

Éruption du Piton de la Fournaise, Île de la Réunion (France), le 15 septembre 2018.

Samuel : « Là ça ressemble plus à ce que j’imaginais pour un volcan. »

Léo : « Oui, il y a de la lave qui sort du cratère et qui forme de grandes coulées de lave. »

Samuel : « Mais je ne savais pas que ça bouillonnait comme ça dans le cratère. »

Max : « Ce sont les fontaines de lave. »

Léo : « C’est le gaz qui sort et qui éjecte des morceaux de lave monsieur Max ? »

Max : « Oui Léo mais nous parlerons plutôt de lambeaux de lave. Voulez-vous voir une autre fontaine de lave ? »

Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! »

Une fontaine de lave au Kilauea (Hawaï, USA) le 18 Mai 2018

Samuel : « C’est encore les gaz qui remontent et qui projettent les lambeaux de lave. »

Léo : « Et en remontant, les gaz entraînent la lave. Et ça fait des coulées de lave. »

Max : « Oui Léo. Je peux encore vous en montrer… »

Éruption du Kilauea (Hawaï, USA) le 6 juin 2018

Max : « Comme vous pouvez le voir, la lave coule vite. On dit qu’elle est fluide. En se refroidissant, elle commence à se solidifier et sa couleur s’assombrit. Elle coule aussi moins vite. Voici une vidéo qui montre une coulée de lave à deux kilomètres de son point de sortie. »

Éruption du Kilauea (Hawaï, USA) le 9 décembre 2011.

Léo : « Il y a comme une croûte durcie sur la coulée. »

Max : « Oui Léo. Pourrais-tu résumer ce que nous venons de voir avec ce second type de volcans ? Je précise que ce sont des volcans effusifs. »

Léo : « Oui monsieur Max. 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.« 

Max : « Très bien Léo. Nous reprendrons tout cela sous forme de leçon lors de la prochaine séance. Pour le moment je voudrais vous montrer un dernier film… »

Léo : « Hé ! Mais c’est sous l’eau ! »

Samuel : « Rholala ! »

Max : « Et oui 🙂 La lave se solidifie au contact de l’eau mais à l’intérieur elle est encore liquide et avance. Elle perce la croûte et avance mais sa surface se solidifie presque instantanément… Bien, ce sera suffisant pour aujourd’hui. Vous pouvez ranger vos affaires. Et revoyez bien ces films pour la prochaine fois ! »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits… »

Séance suivante

Les reliefs terrestres

Max : « Bien, nous sommes là pour étudier brièvement les reliefs terrestres. Commençons par une carte de la surface terrestre… »

Léo : « Attendez monsieur Max ! Pouvez-vous nous dire ce qu’est un relief ? »

Max : « Bien sûr Léo. En géographie le mot relief désigne l’ensemble des irrégularités (en creux ou en saillie) qui caractérisent la surface de la Terre. »

Léo : « Merci monsieur Max. »

Samuel : « Il y a les plaines et les montagnes ! »

Max : « Oui Samuel, mais pas seulement. Nous allons étudier cela. Regardez cette carte. »

Carte des reliefs terrestres

Léo : « Oulala ! On voit le fond des océans ! »

Samuel : « C’est comme s’il y avait pas d’eau dans les océans ! »

Max : « Oui, j’aime beaucoup cette carte. La réalisation de ce genre de carte n’est possible que depuis les années 1980. Avant cela, on connaissait mieux la surface de la Lune que la surface du fond des océans. Mais avant d’étudier les fonds océaniques, faisons quelques rappels concernant les terres émergées. Pour faire simple, il y a de vastes plaines peu élevées et des chaînes de montagnes. »

Léo : « Monsieur Max, d’après cette carte, on voit qu’il y a beaucoup plus d’océans que de continents à la surface de la Terre. Auriez-vous les pourcentages ? »

Max : « Oui. J’allais l’oublier. 79% de la surface de la Terre est occupée par les océans. »

Samuel : « Cela fait environ les 4/5. Ça fait beaucoup. »

Max : « Passons aux reliefs sous-marins… »

Samuel : « Monsieur Max, à quoi correspondent les espèces de hachures au fond des océans ? »

Max : « Je vais vous montrer des coupes des océans. On parle de profils topographiques. Les voici… »

Profils topographiques de l’océan Atlantique (haut et milieu) et de l’océan Pacifique).

Léo : « C’est pas tout plat ! »

Samuel : « Il y a les îles… Et puis des grands trous dans le Pacifique. »

Léo : « Et au milieu de l’Atlantique il y a comme des montagnes. C’est écrit dorsale. Ça doit être ça les hachures sur la carte du début. »

Max : « Bien observé 🙂 Il y a effectivement de nombreux reliefs au fond des océans. Léo tu as bien identifié les dorsales. Je vous donnerai une définition plus tard. Samuel, tu te doutes que les trous ne s’appellent pas comme cela. Mais tu as bien observé. Un autre document va vous permettre de mieux comprendre. Du moins, je l’espère… »

Profil topographique synthétique d’un océan imaginaire

Samuel : « Oui, je vois mieux comme ça. Les grands trous sont des fosses. »

Léo : « Monsieur Max, quelle est la profondeur moyenne des plaines abyssales ? »

Max : « J’ai encore un document pour vous… »

Léo : « J’ai ma réponse ! 3682 mètres de profondeur en moyenne pour les océans ! »

Samuel : « Je savais pas ça moi… »

Max : « Qu’est ce que tu ne savais pas Samuel ? »

Samuel : « La plus grande montagne du monde ! Je croyais que c’était l’Everest mais c’est pas vrai ! C’est l’île d’Hawaï ! »

Max : « Eh oui ! Le volcan culmine à 4207 mètres au-dessus du niveau de la mer. Mais à cet endroit, les fonds océaniques sont à environ 5000 mètres de profondeur. Le total fait près de 10 kilomètres, bien plus que l’Everest. Avez-vous des questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max. »

Max : « Bien. Ah ! J’oubliais. Voici un document qui montre la répartition des altitudes des continents et des profondeurs des océans… »

Léo : « Monsieur Max, il va falloir apprendre tout ça ? »

Max : « Ce serait bien… Mais ce n’est pas au programme des évaluations. A part peut-être les définitions de dorsale et de fosse. Je les donnerai dans le cours mais elles sont déjà dans le vocabulaire. « 

Léo : « Ce n’est pas difficile. Une fosse c’est une longue dépression étroite au fond des océans. »

Samuel : « Et une dorsale est une chaîne de montagnes qui se trouve au fond des océans. »

Max :  » 🙂 Avez vous des questions mes petits ? »

Léo : « Oui monsieur Max. Quel est le diamètre de la Terre ? »

Max : « Le rayon moyen de la Terre est d’environ 6370 km. »

Samuel : « 6370 km ! Et les océans qui nous paraissent profonds ne font que 3,6 km  en moyenne ! »

Léo : « De tête ça fait 0,05% du rayon terrestre. »

Samuel : « Autant dire qu’il y a qu’une très fine couche d’eau à la surface de la Terre ! »

Retour à la répartition mondiale des séismes

L’origine des séismes – la leçon

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

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Léo : « Monsieur Max, allez-vous rendre les évaluations de la séance précédente ? »

Max : « Oui, à la fin de l’heure. La moyenne de la classe est de 20/20 mais je ne vous donnerai pas vos notes tout de suite 🙂 Aujourd’hui nous allons nous reposer un peu en faisant la leçon qui correspond aux deux dernières activités. »

Léo : « Nous ne faisons pas le petit rappel ? »

Max : « Si. Si tu veux Léo. »

Léo : « Je fais dans l’ordre où ça se passe. Pas dans l’ordre dans lequel on a étudié. Au début il y a des contraintes qui s’exercent sur les roches. Il ne se passe rien jusqu’à ce que ça se casse. La cassure débute en un point appelé foyer et se propage. Ça donne une faille. Au moment de la cassure des ondes sont émises. Elles se propagent dans toutes les directions de l’espace en s’atténuant. En arrivant à la surface de la terre elles provoquent un tremblement de terre. Et voilà ! »

Max : « Très bien Léo. C’est à peu de choses près ce que nous allons noter dans les cahiers. »

Samuel : « Monsieur Max, c’est toujours comme ça en géologie ? On observe des conséquences et on remonte petit à petit au début du phénomène. »

Max : « Oui Samuel. C’est ce qui me plaît dans cette science assez mal aimée. C’est comme une enquête 🙂 On cherche des indices pour raconter une histoire. »

Samuel : « Moi ça me plaît bien 🙂 « 

Max : « J’en suis ravi 🙂 Maintenant ouvrez vos cahiers et notez ! »

IV. L’ORIGINE DES SÉISMES

A tout moment, des contraintes s’exercent sur les roches. Si les contraintes sont croissantes, ces roches se cassent d’un seul coup. La cassure débute en un point appelé foyer. Elle se propage et donne une faille. Au moment de la cassure, des ondes sismiques sont émises. Elles se propagent dans toutes les directions de l’espace en s’atténuant. En arrivant à la surface elles créent un tremblement de terre qui peut avoir de terribles conséquences sur les paysages et les humains.

Les contraintes sont la conséquence de l’énergie interne de la Terre accumulée lors de sa formation.

Max : « Bien. Le chapitre est terminé. Je vous montrerai la répartition mondiale des séismes plus tard. Je vous conseille de bien revoir vos leçons. »

Samuel : « On peut aller en récréation ? »

Max : « Bien sur mes petits. Amusez vous bien 🙂 « 

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Séance suivante

L’origine des ondes sismiques

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

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits. Faisons un petit rappel. Léo par exemple. »

Léo : « Nous savons qu’un séisme se manifeste par des vibrations du sol. Elles durent de quelques secondes à quelques minutes et sont plus ou moins étendues. »

Samuel : « Les conséquences peuvent être des dégâts aux constructions humaines, des déformations du paysage, des blessés, des morts et des sans-abris et parfois il y a des tsunamis. »

Léo : « Nous avons aussi découvert que les séismes sont associés à des failles qui sont des cassures de couches de roches en deux blocs qui se déplacent l’un par rapport à l’autre. »

Samuel : « Ces cassures sont provoquées par des contraintes qui s’exercent sur les roches. »

Léo : « Vous nous expliquerez plus tard d’où viennent ces contraintes. »

Samuel : « Nous savons donc que ces contraintes croissantes peuvent provoquer des failles. Mais cela nous explique pas d’où viennent les ondes sismiques. »

Max : « C’est vrai Samuel. C’est ce que je vous propose de découvrir aujourd’hui. Ce sera l’occasion pour moi de vous évaluer sur la démarche de modélisation. Avez-vous des hypothèses ? »

Samuel : « C’est à cause des contraintes ! Quand on appuie trop ça vibre et les vibrations cassent les roches !  »

Léo :  » Mais non ! C’est quand ça casse que les extrémités qui viennent de se former vibrent !  »

Max :  » Vous venez tous les deux de formuler une hypothèse. Mais une seule est correcte. Avez-vous un protocole à me proposer ? »

Samuel : « Nous avons vu qu’on peut casser une roche en exerçant une pression croissante dessus. Nous pourrions refaire ça mais en enregistrant les vibrations. »

Léo : « Sauf que c’est difficile de casser une roche… »

Max : « C’est vrai. Prenons quelque chose de plus facile à faire. Une latte de polystyrène par exemple. Il ne faut pas appuyer très fort pour la casser. Je vous distribue un document qui vous montre le protocole et les résultats obtenus. En suivant les étapes de la démarche de modélisation, vous allez pouvoir vous départager. »

Activité : L’origine des ondes

Max : « Alors ? Avez-vous terminé ? »

Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! »

Max : « Bien. Je ramasse les copies ensuite je vous donne la correction. Nous verrons bien qui avait raison 🙂 « 

Léo : « C’est moi qui avait raison ! C’est bien l’apparition de la faille qui provoque les ondes sismiques ! »

Samuel : « Je le savais. Mais tu avais déjà proposé cette hypothèse ! Il fallait bien que je propose quelque chose moi aussi ! »

Max : « C’est très gentil à toi Samuel. Si vous n’avez pas de question vous pouvez ranger vos affaires et filer vous dégourdir les pattes en recréation. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits 🙂 »

Séance suivante

L’origine des failles

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

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits 🙂 Mmmm… Qui vais-je interroger pour le petit rappel ? »

Samuel et Léo : « Moi monsieur Max ! Moi ! »

Max : « Quel empressement ! Quel enthousiasme ! Il m’est difficile de choisir. Léo, tu ne m’en voudras pas si j’interroge notre cher Samuel j’espère. »

Léo : « Non monsieur Max. »

Samuel : « Qu’avons-nous vu ? Nous avons vu que lors d’un séisme des ondes sont émises à partir du foyer. Elles se déplacent dans toutes les directions de l’espace et s’atténuent quand la distance au foyer augmente. »

Max : « Très bien Samuel. Léo, as-tu quelque chose à ajouter ? »

Léo : « Quand les ondes arrivent à la surface de la Terre elles provoquent un tremblement de terre qui peut avoir diverses conséquences.« 

Samuel : « Je comprends pourquoi vous nous aviez dit que séisme et tremblement de terre ne sont pas exactement synonymes. Le séisme touche toute la terre alors que le tremblement de terre est un phénomène localisée à la surface au-dessus du foyer. »

Max : « C’est vrai Samuel. Pour le moment nous avons été descriptif. Nous avons dit ce qu’il se passe. Nous allons maintenant tenter de préciser l’origine des séismes. Pour cela il nous faudra résoudre deux problèmes : Quelle est l’origine des failles ? Quelle est l’origine des ondes ? Commençons pas le premier problème. »

Quelle est l’origine des failles ?

Max : « Pour débuter notre réflexion prenons cette règle. Imaginons qu’elle représente une couche de roche. Comment faire apparaître une faille ? »

Léo : « Pour la casser ? Il faut la tordre ! Et crac la règle ! »

Samuel : « Pour faire plus scientifique je dirais qu’il faut exercer une force sur ses extrémités. »

Max : « Comme ça ? (Monsieur Max exerce une force constante sur les extrémités de la règle.) »

Léo : « Il faut appuyer plus fort ! »

Samuel : « Il faut une pression croissante ! »

Max : « Bien. Je viens de vous illustrer une modélisation. En biologie, lorsque nous avons étudié la respiration d’un être vivant, nous avons pris un être vivant pour faire des expériences. En géologie il nous est impossible de prendre une Terre dans le laboratoire pour expérimenter. Nous allons donc prendre quelque chose qui représente la Terre et nous ferons des modèles. Mais la démarche ne change que très peu. »

Léo : « Alors on va faire des démarches de modélisation ? »

Max : « Oui Léo. Commençons maintenant. Je vous distribue un document et nous allons l’étudier ensemble. »

Activité : L’origine des failles

Max : « Bien. Je suppose que vous avez déjà lu le document. »

Léo : « Vous supposez bien monsieur Max 🙂 « 

Max : Alors commençons.Je vous propose de bien rédiger tout de suite. Vous me poserez vos questions après. Si vous en avez 🙂 « 

Max : « Avez-vous des questions ? »

Léo : « Oui ! Ça veut dire qu’il y a des contraintes dans les roches de la Terre ? »

Samuel : « Oui Léo ! C’est à cause de la tectonique des plaques ! »

Max : « Samuel a raison mais je ne suis pas sûr qu’il sache de quoi il parle en évoquant la tectonique des plaques. Nous verrons cela plus tard. Oui Léo, il y a des contraintes qui s’exercent sur les roches. »

Samuel : « Monsieur Max, tout à l’heure, votre modèle avec la règle… »

Max : « Oui Samuel ? »

Samuel : « Quand la règle casse, les morceaux vibrent il me semble. »

Max : « Bonne remarque Samuel 🙂 C’est ce que nous allons étudier la prochaine fois. Pour le moment aller vous aérer un peu. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max. »

Max : « Au revoir mes petits 🙂 « 

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Les failles

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 allons étudier les failles. Je vais commencer par vous montrer quelques documents qui vont, je l’espère, vous aider à trouver ce qu’est une faille. Observez bien. »

Photographie d’une faille affectant une route (blog.univ-angers.fr)

Samuel : « Tabarnak ! La route est toute cassée ! »

Max : « Samuel, pourrais-tu éviter de nous rappeler tes origines s’il te plaît. »

Samuel : « Oups ! Je vous demande pardon monsieur Max. »

Max : « Pardon accordé 🙂 Comme l’a si justement fait remarquer Samuel la route est cassée. »

Léo : « On dirait que la partie en face de nous s’est déplacée vers la droite. »

Samuel : « Oui. Les deux morceaux de route se sont déplacés l’un par rapport à l’autre vers la droite. »

Max : « Je peux vous représenter cela… »

Schéma d’une route affectée par une faille

Max : « J’ai représenté par des flèches le sens du mouvement. Les blocs se sont déplacés vers la droite. Nous parlerons de faille dextre. Passons à cette autre photographie… »

Photographie d’une faille affectant une route au Japon (Elpais.com)

Léo : « Ah ben la route est encore toute cassée 🙂 « 

Samuel : « Cette fois ça a bougé verticalement. »

Max : « Nous dirons qu’il y a eu un rejet vertical. Bien, pouvez-vous maintenant me donner une définition de faille ? »

Samuel : « Je pense monsieur Max. Je dirais qu’une faille c’est quand des roches se cassent en deux parties et que ces deux parties se déplacent l’une par rapport à l’autre. »

Max : « Bravo Léo ! C’est bien ça. Nous donnerons la définition dans le cours tout à l’heure. »

Léo : « Monsieur Max, c’est grand comment une faille ? »

Max : « C’est très variable Léo. Nous pouvons en trouver au sein d’une couche de roches de quelques mètres d’épaisseur ou sur plusieurs kilomètres voire centaines de kilomètres. Regardez… »

Photographie d’une faille en extension dite faille normale (blog.univ-angers)

Max : « La nous voyons une faille qui a un rejet de quelques mètres. Elle doit s’étendre sur quelques kilomètres ou dizaines de kilomètres… »

Photographie 5 et schéma 1 : la faille de San Andreas

Max : « Là il s’agit de la Faille de San Andreas. Il s’agit d’un cisaillement comme sur la première photographie. Elle s’étire sur toute la longueur de la Californie qu’elle coupe en deux. Une fine bande de Californie remonte vers le nord. »

Samuel : « Là ça se déplace vers la droite. »

Max : « On parle de coulissement dextre. Avez-vous d’autres questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max ! »

Max : « Alors prenez vos cahiers et notez. »

III. LES FAILLES.

Une faille est une cassure d’une couche de roche en deux blocs qui se déplacent l’un par rapport à l’autre.

Il existe trois grands types de failles :

– les failles normales, en extension (ça s’écarte) ;

– les failles inverses, en compression (ça se resserre) ;

– les failles coulissantes transformantes (ça coulisse).

Les tremblements de terre sont presque toujours associés à des failles.

Max : « Bien. Nous avons bien travaillé aujourd’hui. Vous pouvez ranger vos affaires et filer en récréation. Au revoir mes petits. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

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