Dynamique du volcan et structure de la roche volcanique

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1. EXTRAITS REFERENTIELS DU BO
Partie : L’activité interne du globe
2. PLACE DE L’ACTIVITE DANS UNE PROGRESSION
Chapitre I. Les séismes
Chapitre II. Les volcans
1. Comment se manifestent les éruptions volcaniques ?
2. Comment expliquer la diversité des éruptions volcaniques ?
3. Comment un volcan se construit-il ?
• Quelle est l’origine de la lave ?
• Comment se forment les roches volcaniques ?
Activité 53 : Dynamique du volcan et structure de la roche
volcanique

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3. PRESENTATION DE L’ACTIVITE
- Objectifs de connaissances
• Refroidissement par étapes du magma.
• Refroidissement lent et partiel, suivi d’un refroidissement rapide et total du magma.
• Relation entre structure microlithique et vitesse de refroidissement.
• Relation entre vitesse de refroidissement et le fonctionnement du volcan.
- Objectifs méthodologiques et/ou technologiques
• Réaliser un protocole expérimental.
• Construction d’une hypothèse et de ses conséquences prévisibles.
• Saisir des informations pour valider l’hypothèse.
• Réaliser une synthèse écrite et graphique.
- Liste du matériel
• Lames, lamelles, un scalpel, un cristallisoir avec de l’eau et des glaçons, une bougie
décorative ou lampe à alcool et de la poudre de vanilline pure Réf 01942100
• Vidéogramme présentant le refroidissement de lave dans l’eau de mer et la formation
de pillow lava.
• Microscope polarisant Réf 05742
• Loupes binoculaires Réf 03443
- Intégration pédagogique
La leçon précédente a montré que la lave après refroidissement donne un produit solidifié à
l’origine d’une roche volcanique caractérisée par sa structure microlitique.
Roche en fusion
(lave, 1300°C)
Il s’agit maintenant d’expliquer en quoi la structure microlithique caractérise le fonctionnement d’un volcan,
qu’il soit de type explosif ou effusif. La construction d’une hypothèse à ce problème est à priori complexe
pour un élève de 4
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; c’est ainsi que l’on proposera d’abord d’observer un fait de chimie : le refroidissement
de la vanilline fondue. Les résultats obtenus pourront être l’élément déclencheur de la mise en place d’une
hypothèse : à savoir la relation entre la vitesse de refroidissement et l’aspect du produit solidifié. Cette
approche présente également l’avantage de ne pas assimiler la manipulation précédente à la réalisation d’un
modèle trop éloigné de la réalité.
Comme une hypothèse est une solution provisoire demandant à être validée, nous proposons de confronter la
proposition à un véritable modèle issu du milieu naturel : à savoir le refroidissement de la lave dans l’eau de
mer à l’origine des pillow lavas. Un même magma basaltique est soumis à un refroidissement brutal sur sa
périphérie et à un refroidissement beaucoup plus progressif en son coeur. L’observation comparée des
produits solidifiés en surface et en profondeur sera le banc d’essai de l’hypothèse à valider.
On pourra ainsi associer le développement des cristaux au sein de la roche volcanique à un refroidissement
lent et partiel ; le verre volcanique, non cristallisé, atteste d’une deuxième étape de refroidissement, rapide et
totale. Ce refroidissement par étapes est replacé dans le contexte de l’appareil volcanique. La structure
microlitique rend par conséquent compte du fonctionnement du volcan.
refroidissement
solidification Roche volcanique à structure microlithique

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Nom :
Prénom :
Classe :
Date :
Evaluation expérimentale S.V.T.
Introduction : Les volcans de type explosif ou effusif produisent des roches volcaniques à structure
microlithiques. Ce constat très général suggère que la structure de la roche est à mettre en relation
avec le fonctionnement du volcan.
Problème scientifique : En quoi la structure microlithique de la roche volcanique est-elle en
relation avec le fonctionnement du volcan ?
Pour proposer une tentative d’explication (= construction de l’hypothèse), on rappellera dans un
premier temps les acquis précédents :
Roche en fusion
(lave, 1300°C)
Dans un 2
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temps, on s’appuiera sur les résultats d’une manipulation de chimie : le refroidissement
de la vanilline fondue (voir partie 1)
1. Réalisation d’un protocole manipulatoire
Fiche technique :
- Prépare 2 lames sur lesquelles tu déposes de la vanilline avec la pointe du scalpel.
- Allume la bougie ou la lampe à alcool et fait fondre la vanilline. Sa température de fusion est
de 80°C.
- Dépose une lamelle sur chacune des lames avec la vanilline fondue et appuie légèrement.
- Une des 2 lames refroidira progressivement à l’air libre (situation N°1) ; l’autre sera
immergée à plat dans un cristallisoir contenant de l’eau glacée (situation N°2).
- Dans les deux cas, on attendra que la vanilline soit revenue à l’état solide sous forme d’un
dépôt blanc entre lame et lamelle.
- Les 2 lames seront examinées au microscope au faible grossissement.
Activité 53 : Dynamique du volcan et structure de la roche
volcanique
refroidissement
solidification Roche volcanique à structure microlitique

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Questionnaire associé :
- Quel est le facteur expérimental que l’on fait varier entre les 2 manipulations ?
- Quel est l’aspect microscopique de la vanilline solidifiée dans la première situation (voir
cliché 1) ?
- Quel est l’aspect microscopique de la vanilline solidifiée dans la deuxième situation (voir
cliché 2) ?
- Ecris la relation entre la variable expérimentale et l’aspect de la vanilline solidifiée.
Cliché 1 Cliché 2
2. Construction d’une hypothèse
- Rappel du problème scientifique : en quoi la structure microlithique de la roche volcanique
est-elle en relation avec le fonctionnement du volcan ?
- On sait que le basalte est constitué de _______________ dispersés dans un _________ :
c’est à dire une partie _______________ .
- On se rappelle les résultats de la manipulation réalisée dans la partie 1.

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La mise en relation de ces différentes données permet de faire une proposition de réponse. Tu
rédigeras l’hypothèse explicative en complétant le texte suivant à l’aide des termes proposés.
Lent, rapide, partiel, total, en plusieurs étapes.
• On propose que le basalte est issu d’un refroidissement du magma _______________ : un
refroidissement _____________ et ____________ avec formation de cristaux dans le
magma encore liquide ; un refroidissement ____________ et ______________ conduisant
à l’apparition d’un verre volcanique autour des cristaux. Ceci expliquerait la structure
microlithique.
Une hypothèse est une solution provisoire qui doit être validée par des informations
complémentaires (voir partie 3).
3. Saisir des informations nouvelles par un modèle naturel pour valider l’hypothèse
précédente.
Si l’hypothèse précédente est correcte, on peut s’attendre aux conséquences prévisibles suivantes :
• Un même magma basaltique, selon la vitesse de refroidissement –aura – n’aura pas –
(entoure la bonne réponse) le même aspect après solidification.
Il existe dans la nature une situation de ce type, à savoir l’émission de lave basaltique très
chaude dans l’eau de mer froide. Après solidification, on obtient ce qu’on appelle des
laves en coussin dit pillow lavas en anglais. Observez attentivement le film proposé
montrant la mise en place des pillow lava.
• Complétez la phrase et le cliché suivant :
Au contact de l’eau, la partie périphérique de la lave refroidit _________________ . Le
cœur du pillow lava quant à lui refroidit _________________ .
Après solidification, les 2 parties sont visibles sur une coupe de pillow lava. Complète le
cliché page suivante (cliché 1) pour distinguer ces deux parties et précise le type de
refroidissement.