Chapitre 2 : le volcanisme Mais, que dois-je savoir ? Pour rattraper un cours manquant, retrouve-le le sur le site du collège dans la rubrique « enseignements » : Contrat-élève 4ème Chapitre 2 : le volcanisme http://colleges.acrouen.fr/courbet/spipuser/ Je dois être capable de : Définir les mots : volcanisme, volcanisme lave, édifice volcanique, nuée ardente, ardente magma, chambre magmatique, cristal, verre (L) (voir cours) Citer les deux types d’éruptions volcaniques et les produits qu’elles émettent respectivement. (L) (voir cours I/ et doc1) Expliquer comment se construit un édifice volcanique. (L) (voir cours I/) Expliquer le parcours du magma de sa formation jusqu’à sa libération lors d’une éruption. (L) (voir cours II/ 3 premières phrases) Compléter le schéma d’un édifice volcanique (doc. 2) à l’aide des légendes suivantes qui ne seront pas précisées : édifice volcanique, cheminée,, remontée du magma, stockage dans la chambre magmatique et formation du magma. (L) (voir doc.2 du cours II/) II Expliquer quels types de magma provoquent des éruptions effusives et explosives. (L) (voir cours II/ I dernière phrase) Expliquer l’origine des roches volcaniques. (L) (voir cours III/ I première phrase) Légender une observation microscopique de roche volcanique. (L) (voir cours III/) Expliquer les différentes étapes de formation d’une roche volcanique. (L) (voir cours IV/) Refaire les 5 activités vues en classe. (Les documents vidéo, vidéo les roches ou les expériences utilisées en classe pourront être remplacés par des documents papiers). (I, Rai, Ré) Le contrôle, sur 20 points, comportera : 1.5 points pour la présentation, l’orthographe, les constructions de phrases. (C) 8 points de leçons comprenant 2 définitions données dans le contrat-élève contrat et 3 autres questions indiquées dans le contrat-élève. contrat (L) 5 points pour une activité déjà vue en classe. classe (I, Rai) 5 points pour un exerc ercice original. (I, Rai) DEFINITIONS : Volcanisme = arrivée de lave et de gaz à la surface de la terre Lave = roche fondue arrivant à la surface de la Terre. Comment se passe une éruption volcanique ? I/ Une éruption volcanique peut être effusive ou explosive. Voir activité 1 et doc. 1. Il existe deux types d’éruptions : - les éruptions effusives (ex. : le Piton de la Fournaise à La Réunion), - les éruptions explosives (ex. : la Soufrière dans les Caraïbes). DEFINITION : Edifice volcanique = partie visible du volcan. L’édifice volcanique se construit par accumulation des produits émis lors de l’éruption. Eruptions effusives Projection de lave et de gaz. Coulée de lave. Edifice volcanique Eruptions explosives Panache de gaz, de cendres et de roches. Dôme de s’effondre. lave qui Nuée ardente. Edifice volcanique Nuée ardente = nuage de gaz, de cendres et de roches dévalant le flanc du volcan à plus de 100 km/h. canique Doc 1 : produits émis lors de deux types d’éruptions. D’où vient la lave ? II/ La lave provient de la fusion de roches en profondeur. Voir activité 2 et doc. 2 DEFINITIONS : Magma = roche fondue située en profondeur riche en gaz. Chambre magmatique = réservoir de magma situé sous un volcan. Le magma se forme par fusion de la roche en profondeur sous le volcan (à environ 100 km). Il remonte ensuite jusqu’à la chambre magmatique où il y est stocké durant plusieurs années. Une éruption survient lorsque le magma parvient jusqu’à la surface grâce à un réseau de fissures. Des éruptions effusives se produisent lorsque de la lave fluide arrive en surface alors que des éruptions explosives se produisent lorsque la lave est visqueuse. Edifice volcanique Cheminée Stockage dans la ………………………….. Formation du ……….. Doc. 2 : schéma expliquant l’origine de la lave Comment reconnaît-on une roche volcanique ? III/ Les roches volcaniques possèdent des gros cristaux, des petits cristaux et du verre. Voir activité 3 et doc. 3. DEFINITIONS : Cristal = grain visible dans les roches. Verre = partie d’une roche sans cristal. La lave, en refroidissant, forme des roches volcaniques Les roches volcaniques observées au microscope montrent : - de gros cristaux, - de petits cristaux, - du verre. Comment peut-on expliquer la formation à partir du magma de cristaux de différentes tailles et de verre ? IV/ Le magma refroidit par étapes Voir activités 4 et 5. Le refroidissement du magma se produit par étapes : - Le magma refroidit d’abord lentement dans la chambre magmatique : apparaissent alors de gros cristaux dans le magma. - Le magma restant refroidit ensuite rapidement lors de la remontée dans les cheminées : apparaissent alors de petits cristaux dans le magma contenant de gros cristaux. - Le magma restant refroidit enfin très rapidement en surface : il se transforme alors en verre qui forme une pâte autour des gros et des petits cristaux. Activité 1 : comparaison de deux éruptions volcaniques. Lors d’une éruption volcanique, de la lave et du gaz arrivent en surface de la Terre. Comment se passe une éruption volcanique ? 1. Complète le tableau ci-dessous à l’aide des vidéos. (I) Volcan du Piton de la Fournaise sur l’île de la Réunion. Volcan de la Soufrière sur l’île de Montserrat dans les Caraïbes. Produits émis lors de l’éruption. 2. Indique quel est le volcan qui provoque le plus de dégâts. (Rai) Correction de l’activité 1 : 1. Volcan du Piton de la Fournaise sur l’île de la Réunion. Coulées de lave Produits émis lors Fontaines de lave de l’éruption. Gaz Volcan de la Soufrière sur l’île de Montserrat dans les Caraïbes. Panache de gaz de cendres et de roches. Nuées ardentes (= nuage de gaz, de cendres et de roches dévalant le flanc du volcan à plus de 100 km/h). Effondrement du dôme. 2. C’est le volcan de la Soufrière qui provoque le plus de dégâts. Activité 2 : l’origine du magma . Lors d’une éruption volcanique, de la lave arrive en surface de la Terre. Mais d’où vient la lave ? Réponds aux questions ci-dessous à partir de la vidéo. 1. Complète les légendes du schéma ci-dessous. (I) Edifice volcanique Niveau du sol Croûte terrestre 30 km 2. Explique comment se forme localement le magma sous un volcan. (I) 3. Indique le temps pendant lequel le magma peut rester bloqué dans la chambre magmatique. (I) 4. Explique ce qui déclenche une éruption. (I) 5. Complète la phrase suivante : « Un magma fluide entraîne une éruption …………. tandis qu’un magma visqueux entraîne une éruption …………... » (I) Correction activité 2 : l’origine du magma 1. Edifice volcanique Cheminées Niveau du sol Croûte terrestre 30 km Chambre magmatique 2. Le magma se forme localement sous un volcan par fusion de la roche en profondeur. 3. Le magma peut rester bloqué dans la chambre magmatique pendant plusieurs années. 4. Une éruption se déclenche lorsque le magma parvient à la surface après avoir traversé la croûte ou rejoint un réseau de fissures. 5. Un magma visqueux entraîne une éruption explosive tandis qu’un magma fluide entraîne une éruption effusive. Activité 3 : observation de roches volcaniques à différentes échelles. Si l’on reconnaît une roche volcanique au cours d’une promenade, cela nous renseigne sur la présence d’un volcanisme ancien ou actuel dans les environs. Mais comment reconnaît-on une roche volcanique ? 1. Complète le tableau ci-dessous. (I, C) BASALTE ANDESITE (roche issue d’éruptions effusives) (roche issue d’éruptions explosives) OBSERVATION A L’ŒIL NU ET A LA LOUPE Couleur de la roche Présence de cristaux ? (= grains arrondis ou en baguettes) OBSERVATION AU MICROSCOPE Présence de cristaux ? Si oui, leur semblable ? taille est-elle Présence de verre ? (= partie d’une roche sans cristal) Schéma valable pour les 2 roches. (N’oublie pas le titre et les légendes). Tableau permettant la comparaison de deux roches volcaniques : un basalte et une andésite. 2. Indique si le granite est ou non une roche volcanique. Justifie ta réponse. (Rai) Correction activité 3 : 1. BASALTE ANDESITE (roche issue d’éruptions effusives) (roche issue d’éruptions explosives) OBSERVATION A L’ŒIL NU ET A LA LOUPE Couleur de la roche Présence de cristaux ? (= grains arrondis ou en baguettes) Noire Grise Oui Oui OBSERVATION AU MICROSCOPE Présence de cristaux ? (= grains arrondis ou en baguettes) Oui Oui Si oui, leur semblable ? Non Non Oui Oui taille est-elle Présence de verre ? (= partie d’une roche sans cristal) Schéma valable pour les 2 roches. (N’oublie pas le titre et les légendes). Tableau permettant la comparaison de deux roches volcaniques : un basalte et une andésite. 2. Non, le granite n’est pas une roche volcanique car cette roche est entièrement composée de cristaux. Activité 4 : expliquer la diversité des éléments observés dans une roche volcanique. Les roches volcaniques présentent à la fois des petits et des gros cristaux ainsi que du verre. Comment expliquer la formation de ces 3 types d’éléments à partir du même magma ? Observation microscopique de la roche volcanique en surface de la coulée. (X 40) Observation d’une ancienne coulée de lave transformée en roche volcanique. Observation microscopique de la roche volcanique au cœur de la coulée. (X 40) 1. Compare la taille des cristaux observés en surface et au cœur de la coulée (I) Lorsque l’on te sert à la cantine une assiette de purée, la surface de la purée refroidit plus vite que son cœur. 2. Indique si c’est la surface ou le cœur de la coulée de lave qui a refroidi le plus vite au contact de l’air. (Rai) 3. Explique comment un refroidissement plus rapide de la lave pourrait influencer la taille des cristaux visibles dans les roches volcaniques. (Rai) Pour vérifier cette influence, nous ferons fondre de la vanilline qui jouera le rôle de la lave. En la refroidissant à différentes vitesses, nous observerons la taille des cristaux qui se formeront. 4. Complète la phrase suivante : « Si l’hypothèse énoncée à la question 3 est vraie, les cristaux seront plus ……..….. lors d’un refroidissement rapide de la vanilline. » (Rai) 5. Réalise par binôme l’expérience suivante (Ré) : - Dépose au centre de deux lames, à l’aide de la pointe d’un scalpel, très peu de vanilline (une dizaine de cristaux suffisent). - Fais fondre simultanément la vanilline des deux lames. Pour cela, utilise des pinces en bois pour placer les deux lames au dessus du réchaud allumé au maximum. Attention, tiens bien tes lames horizontalement, ne fait pas de geste brusque et ne souffle pas dessus pour ne pas perdre la vanilline. - Dès que la vanilline est bien liquide (elle prend alors l’aspect de l’eau), retire les lames de la source de chaleur et recouvre chaque lame d’une lamelle. Exerce à l’aide de la tranche non coupante du scalpel une légère pression sur la lamelle afin que la couche de vanilline liquide soit la plus fine possible. - Place immédiatement l’une des lames sur les glaçons de la boîte de Pétri (pour un refroidissement rapide) et l’autre lame sur la platine du microscope (pour un refroidissement lent). - Observe immédiatement au plus petit grossissement du microscope la lame qui refroidit lentement. Tu verras au bout de quelques minutes les premiers cristaux se former. - Observe ensuite au microscope de la même manière la lame ayant refroidi rapidement. 6. Schématise tes observations pour les deux lames et résume-les par une phrase. (Ré) 7. Conclus quand à l’influence de la vitesse de refroidissement de la lave sur la taille des cristaux des roches volcaniques. (Rai) Correction activité 4 : 1. Les cristaux au cœur de la coulée sont plus gros qu’à sa surface. 2. Comme pour la purée, c’est la surface de la coulée de lave qui a refroidi le plus vite au contact de l’air. 3. Un refroidissement plus rapide de la lave pourrait réduire la taille des cristaux visibles dans les roches volcaniques. 4. Si l’hypothèse énoncée à la question 3 est vraie, les cristaux seront plus petits lors d’un refroidissement rapide de la vanilline. 5. 6. Observation de vanilline refroidie lentement. Observation de vanilline refroidie rapidement. La vanilline présente de gros cristaux lorsque son refroidissement est lent tandis qu’elle ne présente pas de cristaux ou de petits cristaux lorsque son refroidissement est rapide. 7. Comme pour la vanilline, un refroidissement rapide de la lave pourrait permettre de former de petits cristaux ou de verre, alors qu’un refroidissement lent pourrait permettre de former de gros cristaux. Activité 5 : les conditions de refroidissement du magma. Nous avons vu qu’un refroidissement rapide de la lave permet la formation de petits cristaux et de verre et qu’un refroidissement lent permet la formation de gros cristaux. Mais comment expliquer que les roches volcaniques présentent à la fois des petits et des gros cristaux ainsi que du verre ? 1000°C LEGENDE : Parcours du magma de la chambre magmatique vers la surface. 1100°C 1200°C Température du magma Température des roches environnantes 1. Indique comment évolue la température du magma en rejoignant la surface. (I) 2. Calcule les écarts de température entre le magma et les roches environnantes au niveau de la chambre magmatique, des cheminées et à la surface. (Ré) 3. Sachant qu’un écart de température plus important entraîne un refroidissement plus rapide du magma, compare la vitesse de refroidissement du magma dans la chambre magmatique, dans les cheminées et en surface. (Rai) 4. Explique comment un refroidissement par étapes du magma peut entraîner la formation de gros cristaux, puis de petits cristaux et enfin de verre. (Rai) Correction activité 5 : 1. Le magma refroidit en rejoignant la surface. 2. Les écarts de température entre le magma et les roches environnantes sont : - de 500°C au niveau de la chambre magmatique, - de 800°C au niveau des cheminées, - de 980°C au niveau de la surface. 3. La vitesse de refroidissement est lente dans la chambre magmatique, plus rapide dans les cheminées et encore plus rapide en surface. 4. Le refroidissement étant de plus en plus rapide en allant vers la surface, les gros cristaux se forment d’abord, suivi des petits cristaux puis de verre.
