Jardin de Roches - Centre Beautour
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Visite en autonomie du Jardin de Roches Livret de préparation pour l’enseignant Contact : [email protected] 1 Vous avez réservé pour votre classe une visite du Jardin de Roches au Centre Beautour. L’accès au site est gratuit pour vous permettre de préparer votre visite si vous le souhaitez. Cette visite se déroule en totale autonomie, sans animateur, avec l’aide d’une application sur tablette tactile créée spécialement pour permettre à l’enseignant d’accompagner sa classe dans la découverte de l’exposition. Ce guide vous aidera à prendre en main les outils qui seront mis à disposition de vos élèves, et vous indiquera comment les accompagner. Conservez-le, il vous sera utile pendant la visite. Bonne visite ! Sommaire Objectifs p. 3 Avant la visite p.4 Le jour de la visite : démarrage p. 6 Etape « carte d’identité » p. 9 Etape « observation de la roche » p. 10 Etape « formation de la roche et comparaisons » p. 11 Etape « place des roches étudiées dans l’histoire géologique de la région» p. 15 Les autres roches des Pays de la Loire p. 18 A la fin de la visite p. 19 Annexes : les roches étudiées p. 21 2 Objectifs Permettre l’exploitation pédagogique d’un espace extérieur présentant de manière monumentale des échantillons de roches de la région. Illustrer le programme scolaire de Terminale S avec un exemple régional : l’histoire géologique des Pays de la Loire, par l’observation et la comparaison de roches métamorphiques et magmatiques et en associant leur formation à des événements géologiques. Compétences visées : Recenser, extraire et organiser des données de terrain Repérer à différentes échelles, de l'échantillon macroscopique à la lame mince, des minéraux témoignant de transformations liées à la subduction. Observer à différentes échelles, de l'échantillon macroscopique à la lame mince, les roches mises en place dans un cadre de subduction et comprendre les différences de structures et leurs particularités minéralogiques. Relations entre roches à observer et notions abordées : Rhyolite Basalte Gabbro Granite Volcanisme au niveau d’un rift et en zone de subduction Magmatisme – accrétion océanique Eclogite Gneiss Métamorphisme HP – subduction – rétrométamorphisme Métamorphisme du granite lors d’une collision Micaschiste Métamorphisme (en complément, pour l’équipe gneiss uniquement) Magmatisme En plus pour certaines équipes : Altération – érosion – pénéplanation (chaos granitique) 3 Avant la visite Préparation préalable à faire par l'enseignant prendre connaissance de ce document de préparation en classe : o faire un rappel du fonctionnement d’une dorsale o introduire le fonctionnement d’une zone de subduction et le processus de formation d’une chaîne de montagne o rappeler les objectifs d’une observation microscopique en LPNA et LPA. constituer 8 groupes. Les roches à étudier présentent des niveaux de difficulté variables, qui permettent une différenciation pédagogique : Facile : Moyen : Difficile : Granite (équipe n°1) Rhyolite (équipe n°6) Gneiss (équipe n°8) Granite (équipe n°2) Gabbro (équipe n°3 – en lien Eclogite (équipe n°5) avec l’équipe éclogite) Gabbro (équipe n°4) Basalte (équipe n°7) Matériel à prévoir par les participants Vêtements en fonction de la météo. Durée indicative de la visite Environ 2h. 4 Plan du jardin En bleu : roches concernées par l’outil d’aide à la visite. ° Nom de la roche Catégorie Provenance Ere Période 1 Cornéenne et granite métamorphique La Haie-Traversaine 53 Protérozoïque Néoprotérozoïque 2 dolomie sédimentaire 3 grès sédimentaire Torcé-Viviers-en-Charnie 53 Paléozoïque Cambrien Saint-Léonard-du-Bois 72 Paléozoïque Ordovicien 4 grès sédimentaire Saint-Aubin-des-Châteaux 44 Paléozoïque Ordovicien 5 calcaire sédimentaire Erbray 44 Paléozoïque Dévonien 6 volcanite acide magmatique de surface Voutré 53 Paléozoïque Cambrien 7 rhyolite magmatique de surface Vairé 85 Paléozoïque Ordovicien 8 basalte magmatique de surface La Meilleraie-Tillay 85 Paléozoïque Dévonien 9 amphibolite et gneiss métamorphique La Haye-Fouassière 44 Paléozoïque Carbonifère 10 amphibolite, serpentinite métamorphique Saint-Omer-de-Blain 44 Paléozoïque Carbonifère 11 micaschiste épimétamorphique Talmont-Saint-Hilaire 85 Paléozoïque Carbonifère 12 éclogite métamorphique Saint-Philbert-de-Bouaine 85 Paléozoïque Carbonifère 13 métamorphique Saint-Paul-Mont-Penit 85 Paléozoïque Carbonifère 14 volcanite acide métamorphisée gabbro du Pallet magmatique de profondeur Gorges 44 Paléozoïque Dévonien 15 granite à deux micas magmatique de profondeur Nantes 44 Paléozoïque Carbonifère 16 granite (chaos) magmatique de profondeur Chaillé-sous-les-Ormeaux 85 Paléozoïque Carbonifère 17 granite magmatique de profondeur La Roche-sur-Yon 85 Paléozoïque Carbonifère 18 granite magmatique de profondeur La Ferrière 85 Paléozoïque Carbonifère 19 granite et cornéenne magmatique de profondeur Ardelay 85 Paléozoïque Carbonifère 20 conglomérat sédimentaire Faymoreau 85 Paléozoïque Carbonifère 21 schiste épimétamorphique La Roche-sur-Yon 85 Paléozoïque Ordovicien 22 schiste ardoisier épimétamorphique Trélazé 49 Paléozoïque Ordovicien 23 conglomérat sédimentaire Sainte-Hermine 85 Mésozoïque Jurassique 24 calcaire jaune Nankin sédimentaire Sainte-Hermine 85 Mésozoïque Jurassique 25 calcaire sédimentaire Le Langon 85 Mésozoïque Jurassique 26 grès roussard sédimentaire La Bazoge 72 Mésozoïque Crétacé 27 calcaire "tuffeau" sédimentaire Brézé 49 Mésozoïque Crétacé 28 grès sédimentaire Saint-Chr.-du-Ligneron 85 Cénozoïque Eocène 29 argile altérite Saint-Martin-des-Fontaines 85 Cénozoïque Eocène 30 argile altérite Saint-Cyr-des-Gâts 85 Cénozoïque Eocène 31 bri sédimentaire Moreilles 85 Cénozoïque Holocène 32 cailloutis sédimentaire La Marne 44 Cénozoïque Eocène 33 calcaire (faluns) sédimentaire Doué-la-Fontaine 49 Cénozoïque Miocène 34 sable, cailloutis,galets sédimentaire La Boissière-des-Landes 85 Cénozoïque Pliocène 35 tourbe sédimentaire Petit-Mars 44 Cénozoïque Holocène Le jour de la visite : démarrage Durée : 20 min Récupérez le matériel à l’accueil (sacoches + tablettes) et pensez à demander l’ouverture de la serre. Puis dirigez-vous vers le Jardin de Roches. Rendez-vous à côté de la table d'orientation au centre du jardin. Présentation et consignes : Lisez le contexte ci-dessous à voix haute puis distribuez une sacoche à chaque groupe. Les élèves découvrent la sacoche et prennent en main la tablette et l’application. « Bienvenue dans le Jardin de Roches du Centre Beautour. Cet espace dédié à la géologie présente les roches du sous-sol de la Région des Pays de la Loire. Votre mission: Le temps de la visite, devenez enquêteur géologue et retracez l'histoire géologique de la Région grâce aux roches du Jardin. Votre arme secrète : l'observation. Comment faire ? Par groupes, vous allez observer différentes roches, sous forme de blocs dans le Jardin, d'échantillons dans les boîtes et de lames minces dans les documents. Chaque groupe a un morceau de l'histoire géologique des Pays de la Loire à reconstituer. C'est en mettant en commun vos recherches en fin de séance que vous arriverez à comprendre ce que racontent les roches du Jardin. Comment l'observation des roches nous renseigne-t-elle sur l'histoire de la Terre ? L’application dédiée au Jardin sur votre tablette vous accompagnera étape par étape pour répondre à cette question. » Matériel contenu dans la sacoche : un badge d'enquêteur géologue par personne, 1 échantillon de roche à observer, une loupe, 1 photo A4 d'un affleurement, 1 galerie photos « minéraux ». 6 Démarrage de la tablette : Bouton de réglage du son Bouton ON/OFF/Mise en veille - + Faire apparaître toutes les applications ouvertes Retour au « bureau » Que faire quand je me retrouve sur le bureau alors que je voulais juste revenir en arrière dans l’application ? Appuyer sur , et choisir la fenêtre de l’application « #jaimelageol ». Vous reviendrez là où vous en étiez dans votre visite. 7 Application : A partir du bureau (2e écran, faire glisser son doigt de droite à gauche pour le faire apparaître), sélectionner l’icône « #jaimelageol »: L’écran de chargement apparaît, puis choisir « Commencer la visite ». Vous arrivez sur l’écran de choix des rôles. AVANT DE CHOISIR LA ROCHE, visionner l’aide avec les élèves pour que chacun prenne en main l’appli et sache s’orienter : Faire glisser son doigt sur l’écran de droite à gauche pour visionner toutes les pages de l’aide, puis retourner sur la page de choix du thème en cliquant sur la croix. Chaque groupe sélectionne sa roche et commence ! 8 Les élèves sont normalement autonomes dans leur découverte, l’application les guide jusqu’à la fin. L’enseignant fait le tour des groupes et accompagne ceux qui en ont besoin. Les pages suivantes vous aideront à anticiper ce qui sera demandé aux élèves. Carte d’identité Durée : 10 min Chaque groupe retrouve sa roche dans le jardin, la compare à l’échantillon qu’il a dans sa sacoche, puis prend une photographie de la roche et du cartel grâce à la tablette. Il situe ensuite sa roche sur le plan de la région et regarde une photographie du front de taille. 9 Observation de la roche Durée : 10 min Objectif : Identifier les caractéristiques de chaque roche (texture, composition minéralogique, structure) pour en déduire, lors de l’étape suivante, les conditions qui ont permis leur formation. Les élèves nomment la structure de leur roche et déterminent ses minéraux, grâce à la loupe et à des photographies de lames minces, en utilisant la clé de détermination et la galerie de photographies comparatives qui se trouvent dans leur sacoche (les « selfies des minéraux »). 10 Formation de la roche et comparaisons Durée : 20 min Objectif : Exploiter les observations précédentes pour en déduire les conditions qui ont permis la formation des roches étudiées. Les élèves utilisent leurs observations pour déterminer la catégorie de leur roche, puis : dans le cas des roches magmatiques : ils repèrent la zone de formation sur un schéma (suivant la roche : subduction, rifting continental ou accrétion océanique) dans le cas des roches métamorphiques : o éclogite : ils comparent deux types d’éclogites (« normale » et rétromorphosée). Grâce à la composition minéralogique, ils placent ces deux éclogites sur un diagramme pression-température et déduisent ainsi les conditions de formation de chacune d’elle. o gneiss : ils choisissent la zone de formation de leur roche (zone de collision), puis observent un « œil » de feldspath et remarquent la forme allongée des cristaux. Grâce à la structure générale de la roche et à leurs connaissances, ils réfléchissent aux conditions de formation de cette roche. Puis ils comparent la structure du gneiss avec celle du micaschiste et notent les ressemblances et les différences, afin d’émettre l’hypothèse d’une formation dans des conditions similaires. Ils remplissent alors le profil de leur roche avec des mots clé : texture et structure, minéraux, conditions de formation… 11 Ils vont ensuite à la rencontre d’un autre groupe (imposé) afin de comparer leurs observations. Les deux groupes réfléchissent ensemble aux ressemblances et aux différences entre leurs roches, en justifiant leurs réponses. Objectif : Comparer des roches entre elles pour établir des relations entre leurs conditions de formation. Si les élèves veulent revenir en arrière pour retrouver leurs réponses, ils peuvent le faire en sélectionnant les étapes précédentes : Attention ! Ils doivent au préalable valider ce qu’ils ont déjà saisi en cliquant sur « suivant », pour ne pas perdre leur écrit. 12 Echange d’informations entre groupes : L’équipe n° …compare sa roche avec l’équipe n°… 1 – granite 8 – gneiss Minéraux : quartz, biotite et muscovite, feldspath plagioclase et orthose Minéraux : quartz, biotite et muscovite, feldspath plagioclase et orthose Structure : grenue (dûe à un refroidissement lent d’un magma en profondeur : roche magmatique plutonique) Structure : foliée (ce qui indique que la roche d’origine a subi une pression qui a orienté les cristaux : roche métamorphique) 2 – granite 6 – rhyolite Minéraux : quartz, biotite et muscovite, feldspath plagioclase et orthose Minéraux : quartz, biotite et muscovite, feldspath plagioclase et orthose Structure : grenue (dûe à un refroidissement lent d’un magma en profondeur : roche magmatique plutonique) Structure : microlithique (dûe à un refroidissement rapide d’un magma, à la surface ou à sa proximité : roche magmatique volcanique, à texture hémicristalline) 3 – gabbro 5 – éclogite Minéraux : feldspath plagioclase, pyroxène, amphibole (hornblende) Minéraux : grenats, pyroxène, amphibole (hornblende verte), quartz Structure : grenue (holocristalline - dûe à un refroidissement lent d’un magma en profondeur : roche magmatique plutonique) Structure : -grenue (dûe à un refroidissement lent d’un magma en profondeur). - avec phénocristaux de grenats et matrice foliée (composée des autres minéraux). La foliation et la présence de grenats indique que la roche magmatique plutonique d’origine a subi une pression qui a orienté et modifié les minéraux d’origine : roche métamorphique. 13 Eléments de comparaison et interprétation -Même composition minéralogique -Structures différentes Le gneiss oeillé est le résultat du métamorphisme d’un granite, dû à la collision de deux plaques (formation d’une chaîne de montagnes) - Même composition minéralogique - Structures différentes Les deux roches sont issues d’un même magma, mais qui a refroidi dans des conditions différentes. - Compositions minéralogiques différentes, mais avec des ressemblances - Deux roches issues de la lithosphère océanique : une magmatique et une métamorphique L’éclogite est le fruit du métamorphisme d’un gabbro à une profondeur et une pression élevée, ce qui a provoqué un changement minéralogique et provoqué une foliation des minéraux restants. 4 – gabbro 7 – basalte Minéraux : feldspath plagioclase, pyroxène, amphibole (hornblende) Minéraux : feldspath plagioclase, pyroxène, olivine Structure : grenue (holocristalline - dûe à un refroidissement lent d’un magma en profondeur : roche magmatique plutonique) Structure : microlithique (dûe à un refroidissement rapide d’un magma, à la surface ou à sa proximité : roche magmatique volcanique, à texture hémicristalline) - Compositions minéralogiques presque identiques - Structures différentes Les deux roches sont issues d’un même magma, mais qui a refroidi dans des conditions différentes (dans un contexte d’accrétion océanique : gabbro en profondeur, basalte à la surface). Remarques : - Les équipes 3 et 4 sont reliées à la roche n° 14, le gabbro du Pallet. Ce gabbro résulte de la cristallisation d’un magma basaltique dans une croûte continentale (formation de croûte océanique au niveau d’un bassin d’arrière-arc, créé par un phénomène de subduction). Il présente des différences avec un gabbro issu de dorsale océanique. Ces deux équipes ont donc dans leur sacoche un échantillon plus « classique » de gabbro océanique. Ils doivent mener leurs observations à partir de cet échantillon. - L’équipe 7 est reliée à la roche n°8, qui est un métabasalte (=basalte métamorphisé). Il s’est par ailleurs formé dans un bassin d’arrière-arc, comme le gabbro du Pallet. Pour l’exercice, il leur est demandé de travailler à partir de l’échantillon de leur sacoche, qui est un basalte tholéiitique plus « classique » en termes de composition minéralogique. Ces éléments sont expliqués aux groupes concernés, qui pourront éventuellement en faire part à la classe. Pour votre information : le granite de La Ferrière s’est probablement formé sous forme de plutons plutôt en début de collision, et non en zone de subduction à proprement parler. 14 Place des roches étudiées dans l’histoire géologique de la région Durée : 30 min Objectif : Relier les conditions de formation des roches à des évènements géologiques. Tous les groupes se retrouvent dans la serre, pour permettre une meilleure concentration et mise en commun. Tous ensemble, les élèves relient les roches étudiées à un événement géologique à l’origine de sa formation. Chaque groupe apporte des éléments de justification. 15 Ils datent ensuite ces évènements… 16 …puis visionnent une modélisation qui replace ces évènements dans la portion concernée de l’histoire géologique des Pays de la Loire. Quelques extraits : Pour préparer ou prolonger votre visite, vous pouvez également visionner cette modélisation sur le site internet du Centre Beautour. Remarque : les recherches pour comprendre l’histoire géologique de la région sont toujours en cours, car il s’agit d’une histoire ancienne et très mouvementée, bien plus que la formation des Alpes par exemple. Il est important de le signaler aux élèves. 17 Les autres roches des Pays de la Loire Durée : 15 min Objectif : Constater que les roches étudiées ne constituent qu’une petite partie du patrimoine et de l’histoire géologique de la région. Les élèves font le tour du jardin avec l'enseignant pour découvrir les autres roches et les comparer à celles qu’ils ont étudiées. Des vidéos de présentation du jardin et de ses végétaux sont consultables sur la tablette (application « Centre Beautour », sur le bureau de la tablette). Bon à savoir : Les roches sont rangées sur le cheminement de la plus ancienne à la plus récente (sauf exception), et le chemin transversal présente des roches métamorphiques. Le matériau constitutif du chemin varie suivant les périodes géologiques traversées. Les grandes périodes d’érosion sont matérialisées par des seuils en pierre de taille (granite). Les végétaux qui agrémentent le parcours sont représentatifs de la période géologique concernée : prêles et fougères au début, auquellles s’ajoutent petit à petit des conifères, des gingkos, et enfins des feuillus. Une courte vidéo de l’appli « Centre Beautour » présente ce parcours végétal (interview de Valéry Malecot, paléo-botaniste à Agrocampus Ouest – Angers). Présentation du parcours végétal par Valéry Malecot (ici, fossiles de prêles comparés aux prêles actuelles). 18 A la fin de la visite Envoi mail du travail des élèves et restitution du matériel (10 min) : retourner à l’accueil pour être à proximité de la borne wifi. 1. A partir de l’écran de choix des thèmes, sélectionner « Terminer la visite » : 2. Les élèves entrent leurs noms, prénoms et adresses mail… 19 3. Les élèves cliquent pour s’envoyer leur travail par mail. Vous en recevrez automatiquement une copie le lendemain à l’adresse que vous avez donnée lors de votre réservation. Ne pas fermer l’appli, mais rendre la tablette à la personne de l’accueil pour qu’elle s’assure que l’envoi s’est bien passé. Elle peut vous aider si nécessaire. Si vous n’avez rien reçu le lendemain de votre visite ou que vous rencontrez des difficultés pour télécharger le travail de vos élèves, vérifiez dans vos spams puis contactez Delphine Lenôtre : [email protected] 20 Annexes : les roches étudiées Rhyolite Commune de collecte : Vairé (85) Age : 480 millions d’années (Paléozoïque – Ordovicien) Catégorie : Magmatique volcanique Minéraux présents : Quartz, Feldspath orthose et plus rarement Biotite. Structure : Hémicristalline microlithique. Lame mince observée en Lumière Polarisée Analysée La carrière de Vairé exploite un massif de roches volcaniques paléozoïques. Ces paléovolcanites offrent la particularité d’avoir conservé un débit dit en orgues. Ces prismes de grandes dimensions sont visibles sur les parois nord et ouest de la carrière. Basalte (métabasalte) Commune de collecte : La Meilleraie Tillay (85) Age : 470 millions d’années (Paléozoïque – Dévonien) Catégorie : Magmatique volcanique Minéraux présents : Feldspath plagioclase, Pyroxènes. Structure : Hémicristalline microlithique. Les recristallisations métamorphiques amènent la formation de séricite (aux dépens des feldspaths) et d’amphibole verte (aux dépens des pyroxènes). Des vacuoles de dégazage peuvent être remplies de chlorite et d’autres minéraux secondaires. Ce métabasalte appartient à un complexe basique, comprenant des coulées sous-marines, pillowlavas, des brèches, des hyoloclastites, des tufs, des cénérites et des cills. Basalte tholéiitique Il s’agit de l’échantillon contenu dans la sacoche du groupe « basalte », à partir duquel les élèves font leur étude. Minéraux présents : Pyroxènes, Olivine. Feldspath plagioclase, 21 Lame mince observée en Lumière Polarisée Analysée Lames minces observées en Lumière Polarisée Analysée Gabbro du Pallet Commune de Gorges (44) collecte : Age : 370 millions d’années (Paléozoïque – Dévonien) Catégorie : Magmatique plutonique Minéraux présents : Feldspath plagioclase Structure : Holocristalline grenue Gabbro océanique Il s’agit de l’échantillon contenu dans la sacoche des groupes « gabbro », à partir duquel les élèves font leur étude. Minéraux présents : Feldspath plagioclase, pyroxène, Amphibole (hornblende) Eclogite Commune de collecte : Saint (85) Philbert de Bouaine Age : 360 millions d’années (Paléozoïque – Carbonifère) Catégorie : Métamorphique Métamorphisme HP : T=650700°C, p=20kbar soit 50-60 km de profondeur. Protholithe : un gabbro d’âge inconnu (ordoviciendévonien ?) Minéraux présents : Grenats rouges souvent automorphes + matrice foliée verdâtre composée principalement d’un pyroxène (omphacite), d’une amphibole (hornblende verte) et de quartz. Accessoirement : zoïcite, rutile, ilmérite, pyrite, calcite. Structure : Holocristalline avec phénocristaux de grenat 22 Granite Commune de La Ferrière (85) collecte : Age : 335 millions d’années (Paléozoïque – Carbonifère) Catégorie : Magmatique plutonique Minéraux présents : Quartz, Feldspath orthose et plagioclase, Biotite, Muscovite Structure : Holocristalline grenue phénocristaux d’orthose + Gneiss (orthogneiss) Commune de collecte : La Haie Fouassière (44) Age : 330 millions d’années (Paléozoïque – Carbonifère) Catégorie : Métamorphique Protolithe : granite d’âge inconnu Minéraux présents : Quartz, Biotite, Feldspath orthose Structure : Holocristalline foliée Muscovite, Micaschiste Commune de Talmont Saint Hilaire (85) collecte : Age : 360 millions d’années (Paléozoïque – Carbonifère) Catégorie : Métamorphique Protolithe : argiles Minéraux présents : Quartz, Biotite, Feldspath orthose Structure : Holocristalline foliée Muscovite, 23 Merci de votre visite, n’oubliez pas de nous renvoyer le questionnaire de satisfaction ! . 24
